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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750661/
• 关键词: 粘弾性流体; 分割型有限要素法; ダイスウェル; Giesekusモデル; 高ワイゼンベルグ数

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。

Our の research は, ダ イ ス ウ ェ ル flow に お け る の free surface shape measurement be 験 と the numerical analytic results と の comparison, and び に have ら れ た knowledge を him に 応 with す る こ と が purpose で あ る. は じ め に, ダ イ ス ウ ェ ル flow に masato し て は, low concentration で も 顕 挙 move the stick な 弾 sex を shown す ポ リ ア ク リ ル acid ナ ト リ ウ ム い を in aqueous solution て, this study mechanical prof itoh が management す る レ オ メ ー タ (rock) in this production に よ り せ ん break viscosity characteristics と normal 応 force difference を determination し た. Determination results と Giesekus モ デ ル を with い た viscometer flow analytical results と れ の poor を minimize す る よ う に Simplex method で モ デ ル パ ラ メ タ を decided し た. Experiment: で で 2 があった problems があった. Youdaoplaceholder0, determination of linear <s:1> fluid を するためわず な な indoor gas flow で まず influence on が life じた. Youdaoplaceholder0 リ でア リ リ を make the shielding board (purchased)を set up た た. Youdaoplaceholder0 and ガラス are used to prepare <s:1> ノズ に section に liquid が, which is accompanied by する problems and じた. Liquid が ノ ズ ル section に pay the す る と, the numerical analytic と は ま っ た く different な っ た flow れ と な る た め compare が で き な く な る. Youdaoplaceholder0 で で, waterproof スプレ そ を を section に coating て て for 応 た た. ワ イ ゼ ン ベ ル グ number (We) = 150 で determination of free surface shape を し た, after We を fixed し な が ら parsing が easy な property か ら out 発 し and xu 々 に be 験 で with い た property に nearly pay け た. Now Duan Jie で は, property と か な り conditions nearly い ま で calculation が could と な り, I 々 に important な knowledge を and え て い る. す な わ ち, split type finite element method is の 収 beam to improve techniques の う ち pure substitution method, 単 と SUPG method, plus viscosity, integrated, ガ ウ ス point number の unified と い う techniques を group み close わ せ が most も た results be measured デ ー タ に nearly い こ と が わ か っ た. In the future, the experimental condition と and the analytical condition がよ がよ will be located on the first floor close to づくように検 to discuss the である stored in を続ける. Youdaoplaceholder0, を, <s:1>. Parse で, で. Fine-grained メッシュを uses なお たため. Very にメモリ. Youdaoplaceholder5. Consume た. そ こ で, 従 よ り も more low に メ モ リ ー type の parsing technique proposed を し, chemical society に essay と し て report し た. ま た, he へ の 応 with に masato し て は, ワ イ ゼ ン ベ ル グ unseen fruit measurement device を し consummate, at the same time に parsing プ ロ グ ラ ム の open 発 を line っ て い る. The current level is で で, and the low level is で で ある ある <s:1> る る る る. The analysis of に is successful, and the <s:1> て る る is る.

项目成果

岩田修一,新垣勉,森秀樹 他: "分割法による粘弾性流体ダイスウェル流動の高ワイゼンベルグ数領域における有限要素解析"成形加工. 12(2). 115-121 (2000)

Shuichi Iwata、Tsutomu Aragaki、Hideki Mori 等人：“使用分裂方法对高 Weisenberg 数区域中的粘弹性流体模具膨胀流动进行有限元分析”12(2) (2000)。

岩田修一, 新垣勉, 森秀樹, 他: "分割型有限要素法による粘弾性流体のダイスウェル流動解析"成形加工. 10(10). 824-831 (1998)

Shuichi Iwata、Tsutomu Aragaki、Hideki Mori 等人：“使用分裂有限元法进行粘弹性流体的骰子膨胀流动分析”成型加工 10(10)。

岩田修一, 新垣勉, 森秀樹, 他: "付加粘性の概念を用いた分割型有限要素法による粘弾性流動解析"成形加工. 12(8). 523-529 (2000)

Shuichi Iwata、Tsutomu Aragaki、Hideki Mori 等人：“使用附加粘度概念的分裂有限元方法进行粘弹性流动分析”12(8) (2000)。

岩田修一,新垣勉,森秀樹 他: "分割型有限要素法による粘弾性流体のダイスウェル流動解析"成形加工. 10(10). 824-831 (1998)

Shuichi Iwata、Tsutomu Aragaki、Hideki Mori 等：“使用分裂有限元法进行粘弹性流体的骰子井流动分析”成型加工 10(10)。

岩田修一, 新垣勉, 森秀樹, 他: "分割法による粘弾性流体ダイスウェル流動の高ワイゼンベルグ数領域における有限要素解析"成形加工. 12(2). 115-121 (2000)

Shuichi Iwata、Tsutomu Aragaki、Hideki Mori 等人：“使用分裂法对高 Weisenberg 数区域中的粘弹性流体模具膨胀流动进行有限元分析”12(2) 115-121 (2000)。