2013 Fiscal Year Annual Research Report
流れと振動による粒状体界面の変形とメソスコピック物理の構築
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22540384
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
佐野 理 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80126292)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 粒状体 / 密度波 / 固液相転移 / 界面変形 / 空洞崩壊 / 浸食 / 渦輪衝突 / メソスコピック |
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| Research Abstract |
当該年度に得られた研究成果を列挙する．１．粒状体を容器に入れて鉛直加振したときに表面に形成されるさざ波の形成機構を解明した．粒層底面での衝突はその内部粒子の多重衝突を引き起こし，これが密度波として伝播する．その速度に深さ依存性があると地震波の走時曲線と類似した波の屈折が生じる．この速度分布の精密測定により粒状体界面の周期的変形が生じることを理論的に解明し，また１次元の多重衝突シミュレーションにより実験結果を半定量的に説明した．ある層数以上の粒状体の内部では，固相と液相がダイナミックに相転移を繰り返し，表面付近の波の発生には上層部の流体挙動部分だけが実効的に関与することを示した．２．粒状体の薄層を振動させた時に発生する撓み波を特徴づける周期や振幅，波形などについて精密な観測を行い，これらを決定するものがこれまで主張されていた加速度ではなく，波を駆動する運動量（振動数と振幅の積）であることを示した． ３．流体がリング状の曲線のまわりに自転運動をしている渦領域は渦輪と呼ばれるが，この渦輪は質量，運動量，エネルギーを携えて移動するので，粒状体界面に衝突させると後者を浸食し特徴的な衝突痕を形成する．この過程での渦輪の変形と界面浸食の関係を精密に観測し，衝突痕形成機構の一端を解明した．これらは浅海底のヘドロ除去や生物環境活性化，火星古環境の推測にも応用が期待されている．４．粒状体内部に流体を流したときの粒子分布の局所変動と流れの集束は，土砂崩れの発生や長距離にわたる水脈の形成，などの課題に関連して着目される固液相互作用や相転移現象の一例である，当該年度はこれまでの知見を踏まえ，３次元的な粒子配置変化を測定し，２次元との違いを比較した．５．粒状体境界面付近の粒子が流れによって運ばれ，界面が変形する特徴的なパターン（砂漣）について，その発生の臨界条件を精密に測定した.
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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