• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

砂山を用いた粉体の流動化メカニズム理解への相転移的アプローチ

Research Project

Project/Area Number 17J05552
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Mathematical physics/Fundamental condensed matter physics
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

辻 大輔  名古屋大学, 環境学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords粉体物理 / 非線形拡散輸送 / 離散要素法 / 天体地形緩和
Outline of Annual Research Achievements

本研究では3年間にわたり、振動が駆動する粉体流ダイナミクスを記述する理論モデルの構築に取り組んだ。昨年度までに主に次の2つの成果を上げた。(1)砂山(傾斜した粉体層)を振動により流動化させる室内実験を行い、粉体流の深さ平均輸送速度を記述するモデルを構築した。(2)離散要素法を用いた数値計算で室内実験を再現し、粉体流の内部速度構造まで記述できるようモデルを改良した。

今年度はモデルの理解を更に深める次の2つの成果を上げた。第一に、類似した先行研究との整合性を確認することで、モデルの普遍性を支持する結果を得た。先行研究では、振動下でも砂山の傾斜角が変化しない定常状態において、粉体流の性質が実験的に調べられていた。その結果と、本研究のモデルから理論的に予想される粉体流の性質が整合的であることを示した。第二に、モデルを別の手法により導出することを試みた。従来はランダムウォーク過程にもとづく確率論的な議論からモデルを導出していたが、運動エネルギー保存則から同様のモデルの導出が可能であることを示した。これにより、従来の確率論的な議論では説明できなかったモデルの不定性に一部制約を与えることができた。なお、当初は数値計算のデータ解析を更に進める予定であったが、上記の理論的考察に予想以上の進展が見えたので、そちらを優先した。最後に、国際ワークショップ「Discussion meeting on Granular dynamics & Planetary terrain」を開催して、粉体物理と惑星科学の分野横断的な議論も行った。そして、3年間で得られた結果をもとに博士論文「Relaxation dynamics of granular-heap structure under vertical vibration」を完成させた。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results) Funded Workshop (1 results)

  • [Int'l Joint Research] マンチェスター大学(英国)

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] デューク大学(米国)

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] Laboratory experiment and discrete-element-method simulation of granular-heap flows under vertical vibration2019

    • Author(s)
      Tsuji Daisuke、Otsuki Michio、Katsuragi Hiroaki
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 99 Issue: 6 Pages: 062902-062902

    • DOI

      10.1103/physreve.99.062902

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Relaxation Dynamics of a Granular Pile on a Vertically Vibrating Plate2018

    • Author(s)
      Tsuji Daisuke、Otsuki Michio、Katsuragi Hiroaki
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 120 Issue: 12 Pages: 1-4

    • DOI

      10.1103/physrevlett.120.128001

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Laboratory experiments and DEM simulations of dense granular flows driven by vertical vibration2019

    • Author(s)
      D. Tsuji, M. Otsuki, and H. Katsuragi
    • Organizer
      Traffic and Granular Flow 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Laboratory experiments and DEM simulations of dense granular flows driven by vertical vibration2019

    • Author(s)
      D. Tsuji, M. Otsuki, and H. Katsuragi
    • Organizer
      Discussion meeting on Granular dynamics & Planetary terrain
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Experimental and numerical study on vibration-driven granular flows2019

    • Author(s)
      D. Tsuji, M. Otsuki, and H. Katsuragi
    • Organizer
      AGU Fall Meeting 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Granular flow dynamics in a vibrating system from multiple points of view: Laboratory experiments, continuum modeling, and numerical simulations2019

    • Author(s)
      D. Tsuji, M. Otsuki, and H. Katsuragi
    • Organizer
      APS March Meeting 2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 鉛直振動下における粉体なだれの輸送則Ⅱ2018

    • Author(s)
      辻大輔、大槻道夫、桂木洋光
    • Organizer
      日本物理学会 2018年秋季大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Granular flow dynamics under a vibrating system2018

    • Author(s)
      D. Tsuji, M. Otsuki, and H. Katsuragi
    • Organizer
      Physics of jammed matter
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Granular flow driven by vibration and its application to the crater relaxation process on a small planet2018

    • Author(s)
      D. Tsuji, M. Otsuki, and H. Katsuragi
    • Organizer
      AGU Fall Meeting 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Relaxation dynamics of a vibro-fluidized granular pile2018

    • Author(s)
      Daisuke Tsuji, Michio Otsuki, and Hiroaki Katsuragi
    • Organizer
      APS March Meeting 2018
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Relaxation process of regolith-covered terrains induced by vibration2017

    • Author(s)
      Daisuke Tsuji, Michio Otsuki, and Hiroaki Katsuragi
    • Organizer
      JpGU - AGU Joint Meeting 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Funded Workshop] Discussion meeting on Granular dynamics & Planetary terrain2019

    • Related Report
      2019 Annual Research Report

URL: 

Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi