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

Journal of the Textile Machinery Society of Japan Pub Date : 1993-06-25 DOI:10.4188/TRANSJTMSJ.46.6_T131

K. Yasuda, K. Nakamura

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Abstract

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.

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纤维悬浮液通过收缩或膨胀的二维流动

目的在二维流道中，以牛顿流体和纤维构成的纤维悬浊液为对象，通过数值计算明确流动和纤维取向。计算时采用Dinh-Armstrong模型，并且，以往的许多研究都采用了纤维按照流线的切线方向排列的假设，但这里不采用这个假设。成果(1)利用Dinh-Armstrong模型，通过求解运动方程和Jeffery方程，(2)在凸状角部附近发生循环二次流动，牛顿流体与纤维悬浮液的情况下，发生循环二次流动。(3)明确了循环二次流动的长度与雷诺数以及纤维的体积比例、宽高比的关系(4)纤维定向在光圈流动主流部分基本与流线方向一致，循环二次流动内部发现与流线方向不同，扩大流动中纤维定向与流线方向不一致。

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