Flow structure of bubbles in non-newtonian fluid bu visualization of unsteady stress field

非牛顿流体中气泡流动结构的非稳态应力场可视化

• 批准号: 22K20403
• 负责人: 楠野 宏明
• 金额: $ 1.58万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-08-31 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20403/
• 关键词: 気泡; 抗力; 境界層; 偏光計測; 光弾性

本課題では，光弾性法を用いて上昇する球形気泡の応力場を実験的に測定し，境界層の発達を議論する．気泡スケール現象で気泡挙動へ影響を大きく与える要因として，界面活性剤の気泡界面への吸着，気泡自身の変形，周囲流体の非ニュートン性などが挙げられる．このいずれも周囲流動場，特に境界層近傍の流動変化が気泡挙動を大きく決める要因となっているからである．この流動場可視化のために光弾性法を用い，境界層発達を議論する．2022年度は，まず光弾性法の流動場適用について妥当性評価を行なった．変形のない固体球について光弾性法を用いた計測と数値解析結果を比較検証することで，ニュートン流体においては定量的な一致が確認できた．それだけでなく，従来では計測困難であった境界層内の流動構造を可視化にも成功した．3次元再構成に関しても，軸対称条件を考慮し，固体とは異なる運動方程式を適用することで，運用が可能であることが示唆されつつある．非ニュートン流体中の光弾性計測については定量評価が難しい．しかしながら，定性的評価は可能である．そこで，当初の予定であった非ニュートン流体中を上昇する球形気泡境界層議論を変更する．具体的には，極微量の界面活性剤ならばニュートン流体特性を保ちつつ境界層流動変動が起こるため，その境界層議論を行う．また非ニュートン流体ではBubble Velocity Discontinuityという急激な速度ジャンプが見られるため，その現象を光弾性法を用いて定性的に議論する．

In this paper, the optical property method is used to determine the force field of spherical bubble and the boundary layer. The influence of gas bubble on gas bubble behavior is mainly due to the adsorption of gas bubble interface, the shape of gas bubble itself, and the non-gas property of gas bubble fluid. The flow field in the middle of the boundary layer, especially the flow near the boundary layer, is the main cause of the bubble movement. In 2022, the application of optical property method to flow field visualization was evaluated. The optical property method is used to measure and compare the analytical results of numerical values. It is difficult to measure and visualize the flow structure in the boundary layer successfully. The three-dimensional reconstruction is related to the axial symmetry condition. The equation of motion of solids is applicable. The application is possible. Measurement of optical properties in non-aqueous fluids is difficult to quantify. A qualitative assessment is possible. A spherical bubble boundary layer is formed in the fluid. Specific, fine particle amount and interface active agent Bubble Velocity Discontinuity for Non-fluid Flow

项目成果

偏光計測による単一気泡周りの流動構造解析

使用偏振测量分析单个气泡周围的流动结构

• 发表时间: 2022
• 作者: Yao-Lun Yang;鈴木龍汰，瀬谷昇治，長津雄一郎，伴貴彦，Manoranjan Mishra;Yao-Lun Yang;Hiroaki KUSUNO;岩﨑かおり，鈴木龍汰，長津雄一郎，伴貴彦，ミシュラマノランジャン，長津雄一郎;Yao-Lun Yang;楠野宏明
• 通讯作者: 楠野宏明

Polarization measurement of flow structure around a moving bubble/solid in a quiescent liquid

静态液体中移动气泡/固体周围流动结构的偏振测量

• 发表时间: 2023
• 作者: Yao-Lun Yang;鈴木龍汰，瀬谷昇治，長津雄一郎，伴貴彦，Manoranjan Mishra;Yao-Lun Yang;Hiroaki KUSUNO
• 通讯作者: Hiroaki KUSUNO