複雑流体の流れ制御を可能にする次世代レオロジー基盤技術の開発

开发新一代流变学基础技术，实现复杂流体的流量控制

• 批准号: 22KJ0119
• 负责人: 大家 広平
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0119/
• 关键词: 複雑流体; 流動食品; レオロジー; 超音波; 流体計測; 流れ予測

本研究では，流動食品や高分子溶液に代表される複雑流体の流れ予測を可能にする新たな理論体系の構築を目的とする．複雑流体の流動物性評価に高い適用性を持つ超音波スピニングレオメトリ（USR）を拡張開発し，様々な流れの条件下における流動物性評価を実現する．そこで得られる膨大な流動物性データを直に数値流体力学に活用し，対象流体と流路形状ともに汎用性の高い流れ予測スキームを確立する．これまでに開発したUSRは，試験流体を満たした円筒容器を正弦波状に振動回転させ，超音波流速分布計（UVP）によって内部の時空間流速分布を計測する．この流速情報から流体支配方程式と構成方程式を媒介して，実効粘度や粘弾性に代表されるレオロジー物性を評価する．従来のトルク式レオメータに比して，ゲルゾル共存物質や混相流体などの複雑流体に高い適用性を持つ一方で，単一周波数成分の振動剪断下での物性評価に限定されている．定常剪断や他周波数成分を含む非定常剪断下での物性評価を行うために，USRの拡張を行った．従来の外円筒駆動の装置を改修して，軸トルク計測が可能な内円筒を取り付けた．UVP計測とトルク計測を同期することで，二重円筒間の各半径位置における歪み速度と剪断応力の対応関係を評価できる．ニュートン流体であるシリコンオイルを用いて計測結果の妥当性を検証し，擬塑性流体であるカルボキシメチルセルロース水溶液，粘弾性流体であるポリアクリルアミド水溶液，複雑流体の一例としておかゆの計測を行った．流れ予測の基礎段階として，定常剪断下で得られた応力と歪み速度の関係を用いて，一定圧力勾配で駆動される円管内の流れ予測を高精度で予測できることを示した．研究成果は国際誌Industrial & Engineering Chemistry Researchにて論文を発表した．

本研究发现，流动性食品中高分子溶液代表着一种可降解的非生物流体流动性，赋予了可能降解的新的微生物理解体系，从而达到降解目的。非对称流体流动物理特性高可用性看护人持超声波振动台（USR）模态模态超声波流体分散型失活容器谐振正波形滤筒回缩失活容器，超声波流速分布型（UVP）失活容器内部间隙流速分布型失活容器，超声波流速分布型失活流体分散型失活容器，在一周内，波数成分振荡中断下，非稳定性物质的相对流动性降低，非稳定性物质的相对流动性降低，非稳定性物质的相对流动性降低。定常爆破盒他周波数成分含有非定常爆破下的物理性质的爆破内进行爆破，USR爆破内进行爆破。将来外失活筒爆破装置修改规范，爆破筒爆破可能发生的失活筒取料申请。UVP爆破筒爆破后的爆破内支付同期爆破费用，二重灭活筒体串通孔位置不均匀，流速不均匀，断力不均匀，不均匀，不均匀。流动中断的基础段段研究成果中国化工研究院工业与工程化学研究所硕士论文。

项目成果

Effective viscosity of dilute bubble suspensions in medium amplitude oscillatory shear flows

中幅振荡剪切流中稀气泡悬浮液的有效粘度

• 发表时间: 2022
• 作者: T.Yoshida;Y.Tasaka;Y.Murai;Yuji Tasaka;Kohei Ohie;Yuji Tasaka;Akihide Takano;Hiroshi Chin;田坂裕司;大家広平;陳博志;芳田泰基;Yuji Tasaka;Akihide Takano;Kohei Ohie
• 通讯作者: Kohei Ohie

Rheological characterization and flow reconstruction of polyvinylpyrrolidone aqueous solutions by means of velocity profiling-based rheometry

通过基于速度分布的流变测定法对聚乙烯吡咯烷酮水溶液进行流变表征和流动重建

• DOI: 10.1007/s00348-022-03489-4
• 发表时间: 2022
• 期刊: Experiments in Fluids
• 影响因子: 2.4
• 作者: Ohie Kohei;Yoshida Taiki;Tasaka Yuji;Sugihara-Seki Masako;Murai Yuichi
• 通讯作者: Murai Yuichi

The University of Manchester(英国)

曼彻斯特大学（英国）

流動計測支援型レオメータを用いた複雑流体の管内流れ予測

使用具有流量测量支持的流变仪预测复杂流体管道中的流量

• 发表时间: 2023
• 作者: T.Yoshida;Y.Tasaka;Y.Murai;Yuji Tasaka;Kohei Ohie;Yuji Tasaka;Akihide Takano;Hiroshi Chin;田坂裕司;大家広平
• 通讯作者: 大家広平

流速分布計測支援型レオメータを用いた複雑流体の管内流動予測

使用支持流速分布测量的流变仪预测管道中的复杂流体流动

• 发表时间: 2022
• 作者: T.Yoshida;Y.Tasaka;Y.Murai;Yuji Tasaka;Kohei Ohie;Yuji Tasaka;Akihide Takano;Hiroshi Chin;田坂裕司;大家広平;陳博志;芳田泰基;Yuji Tasaka;Akihide Takano;Kohei Ohie;高野哲秀;大家広平
• 通讯作者: 大家広平