2020 Fiscal Year Research-status Report
固体・流体状態の粉粒体に対する粗視化離散要素モデルの開発
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20K11850
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
鷲野 公彰 大阪大学, 工学研究科, 講師 (10726384)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 離散要素法 / 粗視化モデル / 幾何学的相似 / 計算高速化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，実スケールプロセスや自然現象中での粉粒体挙動に対して離散要素法によるシミュレーションを可能とするための，粗視化モデルの開発を目的とするものである．
粗視化粒子を用いてオリジナル粒子の挙動を模擬するためには，まずオリジナル粒子に働く力を精度良く評価する必要があり，それにはオリジナル粒子のオーバーラップや粒子間距離といった各種変数を正確に見積もることが重要である．2020年度に行われた検討により，既存の粗視化モデルでは，これら変数を過大評価していることが明らかになった．また，オリジナル粒子と粗視化粒子の間で幾何学的な相似を考慮することにより，オリジナル粒子に働く力の評価精度が大きく向上することがわかった．
上記の提案手法を粉体層の一軸圧縮試験に適用したところ，オリジナル粒子，粗視化粒子を用いたシミュレーションにより得られた応力－せん断曲線がほぼ完全に一致するという結果が得られた．また，同手法を付着性粒子の混合シミュレーションに適用すると，付着力が比較的小さいもしくは非常に大きい場合には，オリジナル粒子と粗視化粒子の速度分布が良好に一致した．これは，粉粒体が完全に流体的もしくは固体的な振る舞いをしている場合は粗視化モデルが適用可能であることを示唆する，非常に興味深いものである．一方，付着力がある程度大きく，粉粒体が流体と固体の中間的な振る舞いをしている場合は，速度分布に違いが見られることがわかった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでのところ，当初予定した内容のシミュレーションによる結果を得ることができ，学術的に非常に興味深い知見を得ることができている．得られた結果の一部は国内の学会にて発表され，同分野の研究者から非常に高い評価を得ている．これらの内容をまとめ，近いうちに英文ジャーナル（Powder Technology）に投稿予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
方策については概ね当初の予定通りである．今後は，粉粒体が流体と固体の中間的な振る舞いをする際に，現モデルが適用できなくなる原因について調査する．また，粉体レオメター（FT4）を用いた実験の結果とシミュレーション結果比較し，より多角的な検討を行う．さらに，粒子に働く力だけでなく，接線力によるトルクや回転抵抗を粗視化する方法についても検討を行う予定である．
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| Causes of Carryover |
参加を予定していた学会がオンライン開催になったこともあり，少しではあるが予定よりも支出が少なくなった．繰り越し分は翌年度分と合わせて，物品購入に利用予定である．
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