複雑流体の流動現象と数値シミュレーションによる解析の方法

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本セミナーでは、複雑流体の基礎から解説し、挙動およびその解析手法について詳解いたします。

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プログラム

複雑流体は身の回りの製品の原材料として多く使用されており、その成形過程では複雑流体の流動が現れる。したがって、複雑流体の流動解析に対するニーズは高い。しかし、複雑流体の流動解析に関して系統的にまとめられた成書はほとんどなく、大学などの講義で扱われることも少ない。したがって、解析を始めるにあたり準備すべきことの情報を得にくい。  そこで、本講座では、これから複雑流体の流動解析を行おうと考えている方、解析に取り組んで日の浅い方を対象として、連続体力学に基づくマクロ流動計算による数値シミュレーションを中心に、複雑流体の流動解析に必要となる複雑流体の流動現象、非ニュートン流体の流体力学、流体モデル (構成方程式) の取り扱い、解析のポイントについて説明する。

  1. 複雑流体入門
    1. 複雑流体とは
    2. 複雑流体の特異な流動挙動
    3. 複雑流体の流動解析のための基礎知識
      • 流体力学
      • 粘性・弾性・粘弾性
      • レオロジー特性
  2. 非ニュートン流体力学入門
    1. 流れの基礎方程式
      • 連続体の考え方
      • 保存則
      • 構成方程式
    2. ニュートン流体と非ニュートン流体
    3. 粘塑性流体 (種々の粘度モデル)
    4. 粘弾性流体
      • 構成方程式
      • レオロジー特性
  3. 複雑流体の数値シミュレーション (マクロ流動解析を中心に)
    1. マイクロシミュレーションとマクロシミュレーション
    2. 数値計算手法
      • 有限差分法
      • 有限体積法
      • 有限要素法
    3. 汎用ソフトと自作プログラム
    4. 数値シミュレーションの流れ
      • 解析の準備
      • 流体モデルの選択
      • データの可視化
    5. 計算結果の読み方
      • 速度場・応力場
      • レオロジー特性との関連
      • 着目する物理量
  4. 事例紹介
    1. 粘弾性流体のミキシング流れ
    2. ナノ流体の熱流動解析
    3. ナノファイバー分散系 (メソスケール・ミュレーションとマクロ流動計算の連成)

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