レオロジー — CAE用語解説
レオロジー
流体の変形・流動特性の科学
レオロジーって何ですか？CFDと関係あるんですか？
レオロジーは材料の変形・流動特性を研究する学問で、CFDとは深く関係している。普通の水や空気はニュートン流体（せん断速度によらず粘性一定）だけど、高分子溶液・血液・泥・食品・化粧品などは非ニュートン流体でせん断速度によって粘性が変わる。これをモデル化してCFDに組み込む必要がある。
非ニュートン流体にはどんな種類がありますか？
せん断速度が増えると粘性が下がる「せん断薄化（シュードプラスティック）」、逆に増える「せん断増粘（ダイラタント）」、降伏応力以上でないと流れない「ビンガム流体」などがある。ケチャップはせん断薄化の例で、押すと流れやすくなるのはこのためだ。血液は低せん断域でせん断薄化を示す。
高分子と生体流体への応用
CFDにどうやって非ニュートン粘性を入れるんですか？
Power-Lawモデル（μ = K・γ^(n-1)）やCarreau-Yasudaモデルが代表的で、FLUENTやOpenFOAMに標準で入っている。血流解析ではCarreauモデルがよく使われる。高分子の溶融成形（射出成形・押出成形）ではCross-WLF粘度モデルが温度・せん断速度依存を考慮するために使われるよ。
粘弾性流体（弾性効果もある流体）は普通のCFDで解析できますか？
難しい。高分子溶液や血液は粘性だけでなく弾性効果（Weissenberg効果でパイプ出口で膨らむ、Barus効果）を持つ粘弾性流体で、OldroydBやGiesekusモデルなどの構成則が必要だ。OpenFOAMのviscoelasticFluidFoamやRheotoolで計算できるけど収束させるのが難しく、研究フロンティアの領域だよ。
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