電気粘性流体のレオロジ特性と基礎流れに関する研究

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シリコンオイル(動粘度:3_X10^<-4>[m^2/s]、電気伝導度:10-14[Ω^<-1>m^<-1>]以下)に2種類の中空ガラスビーズ(A:比重が1以下で平均粒径50[μm]、B:比重が1.1で平均粒径8〜12[μm])を混入した懸濁液[Aは重量濃度で5,10,15[%]、Bは30,35,40[%])のレオロジ特性を円錐平板形レオゴニオメータ(円錐角2ﾟ、円錐半径3.68[cm])を用いて、ずり速度が0.1〜300[s^<-1>]の領域で測定し、電気粘性効果(電場を加えることによりみかけの粘度の増加すること)への電場の強さ、ずり速度および濃度の影響を調べた。平板と円錐の間にかけた電圧は0〜600[V]である。それ以上の電圧を加えると放電し電流が流れた。実験不可能であった。ベースであるシリコンオイルは測定したずり速度の領域(2〜300[s^<-1>]でニュートン粘性を示した。法線応力はこの装置の感度内で示さなかった。これに粒子を混入すると低いずり速度で非ニュートン性(非ニュートン粘度)を示し、ずり速度の増加とともに非ニュートン性は弱まり、高いずり速度ではニュートン粘性を示した。電圧をかけると電圧の増加とともにみかけの粘度は増加した。すなわち電気粘性効果は強まる。また、非ニュートン性も強まる。しかし、ずり速度が増加すると非ニュートン性が弱まると同時に電気粘性効果も弱まった。実験濃度はかけられる電場の強さが制限されたので上述した濃度以下では電気粘性効果が現れなかったが、測定した濃度では電気粘性効果が最大になる濃度がずり速度の領域によっては存在した。みかけの粘度の増加は電場をかけない場合に比べて0.5[s^<-1>]のずり速度、電圧600[V]の6倍程度であった。また、この測定装置の感度内で法線応力は示さなかった。基礎的な流れの実験を行うため平行平板形流路を試作し実験を試みたが電極板の端で電流が流れてしまい実験できなかった。現在装置を改良中である。