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

点击翻译按钮获取中文摘要

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．