混合モデルにおける粘度の取り扱いに関して

[shinki-ayato-vw]

いつもお世話になっております。

撹拌槽内の流動状態の解析にFluentを使用しております。

 

現在、水相と油相の混相流の流れ場解析とPBM解析に混合モデルを使用しております。

混合モデルでは混相流の粘度として、水相と油相の体積分率を考慮していると考えています。（例えば、油相の粘度が水よりも小さい場合は混相流の粘度が水の粘度よりも小さくなる。）

一方で、実験で流体のレオロジー測定を行ったところ、粘度が水よりもかなり大きくなっていることが分かりました。（非ニュートン流体的な挙動を示しております。）

このような系を再現するためには、混合モデルを使用することは不適切でしょうか。

[kitamura]

混合モデルでは粘度はご理解の通り各相の体積分率で重み付けをされた値が使用されます。

また混相流ではそれぞれの相は水と油のように混ざらないという想定ですので、混合相で使われる粘度はそれぞれの相で設定された粘度の式に依存します。

実験で粘度が水よりもかなり大きくなっているということですが、この原因がそれぞれの相の粘度の式で規定できるものでしたら、

相の粘度の設定で非ニュートン流体の粘度式（Power law、Cross lawモデルなど）を適用する方法が考えられます。

これらの式では粘度はせん断速度に依存しますので、予めせん断速度毎の粘度を用意する必要がありますのでご留意下さい。

 

もし実験で粘度が水よりもかなり大きくなる理由が不明ということでしたら、

どのような非ニュートン性の性質があるのかを先に調査する必要があると考えます。

これは混合モデルの使用が適切かどうかではなく物性値（入力値）の調査になりますので、計算で求められるものではないと考えられます。