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Segregation of granular media: Mechanizm of spatio-tempral structure of dissipative multi-particle systems

Research Project

Project/Area Number 18K03463
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 13010:Mathematical physics and fundamental theory of condensed matter physics-related
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

Inagaki Shio  九州大学, 理学研究院, 准教授 (20452261)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords非平衡物理学 / 粉粒体物理学 / 非平衡散逸系 / 物性実験 / 相分離 / 非平衡・非線形物理学 / 粉粒体物理 / 偏析現象
Outline of Final Research Achievements

When you add milk to coffee or ink to water, it almost mixes by itself. This is called the diffusion phenomenon, and it can be seen everywhere in our daily lives. On the other hand, it is known that powders and granules made of macroscopic particles tend to separate more easily the more you try to mix them when you shake different types of particles. In this study, in order to clarify the basic principle of the mixing and segregation mechanism of granular materials, we conducted experiments on the segregation phenomenon in which particles of different types are placed in a cylindrical container and form a stripe pattern when the container is rotated, systematically changing the specific gravity and size of the particles. We experimentally found the conditions under which segregation occurs.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

工業的には、原材料の 75%、製品の 50%が粉粒体からなるといわれるように、工業プロセスのほとんどで粉粒体が関わっていますが、粉粒体製造に消費される電力は全体の 1.3%に上ります。これまでは経験則に頼ることがほとんどでしたが、その効率的な扱いを根本的な原理から明らかにすることで、製造業におけるエネルギー消費を抑えることもできると期待されます。そのためにも、基礎科学的な側面から、粉粒体の分離・混合メカニズムの原理を明らかにし、具体的な物理量によって現象を記述する基礎方程式を確立することで、定量的に混合・分離の制御ができるようになる必要があります。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] 四角柱容器に堆積した籾層の底面圧力と空隙率2019

    • Author(s)
      吉嵜 隆一、平井 康丸、井上 真大朗、稲垣 紫緒、井上 英二、岡安 崇史、光岡 宗司
    • Journal Title

      農業食料工学会誌

      Volume: 81 Pages: 383-391

    • NAID

      130008047260

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Relationships between Mass and Porosity of Rough Rice Piled in a Combine Grain Tank2018

    • Author(s)
      Ryuichi Yoshizaki, Yasumaru Hirai, Muneshi Mitsuoka, Shio Inagaki, Eiji Inoue, Takashi Okayasu
    • Journal Title

      Proceedings of the 9th International Symposium on Machinery and Mechatronics for Agriculture and Biosystems Engineering (ISMAB)

      Volume: 2018 Pages: 618-623

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      Soft Matter Physics 2018
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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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