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分割法による粘弾性流体の高ワイゼンベルグ数有限要素解析手法の実験的検証

粘弹性流体高韦森伯格数有限元分析方法的分裂法实验验证

基本信息

批准号：
12750661
负责人：
岩田修一
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度の研究は、ダイスウェル流動における自由表面形状の測定実験と数値解析結果との比較、並びに得られた知見を他系に応用することが目的である。はじめに、ダイスウェル流動に関しては、低濃度でも顕著な粘弾性挙動を示すポリアクリル酸ナトリウム水溶液等を用いて、本学機械科伊藤教授が管理するレオメータ(岩本製作所製)によりせん断粘度特性と法線応力差を測定した。測定結果とGiesekusモデルを用いた粘度計流れ解析結果との差を最小化するようにSimplex法でモデルパラメタを決定した。実験では2つの問題があった。まず、糸状の流体を測定するためわずかな室内気流でも影響が生じた。そこでアクリル製遮蔽板(購入)を設置した。また、ガラス製のノズル断面に液が付着する問題も生じた。液がノズル断面に付着すると、数値解析とはまったく異なった流れとなるため比較ができなくなる。そこで、防水スプレーを断面に塗布して対応した。ワイゼンベルグ数(We)=150で自由表面形状を測定した後、Weを固定しながら解析が容易な物性から出発し、徐々に実験で用いた物性に近付けた。現段階では、物性とかなり近い条件まで計算が可能となり、我々に重要な知見を与えている。すなわち、分割型有限要素法の収束改善技法のうち、単純代入法とSUPG法、付加粘性、補間整合性、ガウス点個数の統一という技法を組み合わせた結果が最も実測データに近いことがわかった。今後、実験条件と解析条件がより一層近づくように検討を続ける所存である。なお、この解析では細密メッシュを用いたため、非常にメモリーを消費した。そこで、従来よりも更に低メモリー型の解析手法を提案し、化学工学会に論文として報告した。また、他系への応用に関しては、ワイゼンベルグ効果測定装置を作成し、同時に解析プログラムの開発を行っている。現段階では、低Weではあるものの解析に成功している。

This year's research is aimed at determining the shape of free surfaces and comparing the numerical results of the analysis with those of other systems. For example, in the case of low concentrations, the viscosity characteristics of aqueous solutions, etc., were measured by Professor Ito of the Department of Mechanical Engineering. Determination results Giesekus method is used to minimize the difference between the results of viscometer analysis and the results of simple method. 2. The problem is not solved. The effects of indoor air flow on the measurement of indoor air flow are discussed. Set up the shielding plate (purchase). The problem arises when the fluid is removed from the surface of the body. The fluid flow rate is different from that of the fluid flow rate, and the numerical analysis is different from that of the fluid flow rate. For example, the water resistant coating We =150. After the free surface shape is measured, We are fixed. It is easy to analyze the physical properties. The current stage is not, the physical property is not, the condition is not, the calculation is possible, the self is important, the knowledge is not, and the calculation is not. The combination of the two methods, i.e., pure substitution method, SUPG method, additive viscosity, complementary integration method, and uniform number of points, results in the best results. In the future, the conditions and analytical conditions are close to each other. The analysis of this problem is very detailed. A new analytical method for chemical engineering was proposed. In addition, the development of analytical software is also carried out. The current stage is low and low. We are successful in resolving the problem.