Two-Dimensional Flow of Fiber Suspension through a Contraction or an Expansion

目的 二次元流路において, ニュートン流体と繊維とからなる繊維懸濁液を対象とし, 流れと繊維配向を数値計算により明らかにする.計算にあたっては, Dinh-Armstrongモデルを用いる.さらに, 従来の多くの研究では繊維が流線の接線方向に配列するという仮定を用いてきたが, ここではこの仮定は用いない.成果 (1) Dinh-Armstrongモデルを用い, 運動方程式とJefferyの方程式を解くことによって, 繊維配向が流線方向と一致するという仮定を設けない場合の計算ができた. (2) 凸状角部付近において循環二次流れが発生し, ニュートン流体と繊維懸濁液とでは, 異なる流れとなった. (3) 循環二次流れの長さとレイノルズ数および繊維の体積分率, アスペクト比との関係を明らかにした. (4) 繊維配向は, 絞り流れ主流部ではほぼ流線方向と一致するが, 循環二次流れ内部では流線方向と異なることが分かった.また, 拡大流れでは, 繊維配向は流線方向と一致しなかった. (5) 渦の発生原因は, ストレスリリーフメカニズムにより説明できることが分かった.