2015 Fiscal Year Annual Research Report
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26820047
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
鷲野 公彰 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10726384)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 粉体層への液浸透 / 毛管現象 / 直接数値計算 / 粉体層充填構造 / 濡れ性 / 粒子接触液輸送 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，粉体の湿式造粒過程中に現れる粉体層への液の浸透現象において，粉体層の内部構造が液浸透速度に与える影響を数値シミュレーションにより調べ，浸透速度を予測可能な数理モデルの開発を行うことを主な目的とする．初年度では数値シミュレーションに用いるモデルの開発及びその精度検証，また計算結果の解像度依存性等についての調査を行った．その結果，本モデルを用いることで，実験で報告されている傾向を定性的に捉えることができることを確認した．
最終年度では，静的及び動的な粉体層に対する液浸透現象のシミュレーションを行った．静的な粉体層に対しては，充填構造パラメータが液浸透速度に与える影響について調べた．粉体層の充填構造を任意に変更することは実験では非常に困難であるが，シミュレーションを用いることで充填構造パラメータ一つ一つの影響を見ることが可能となる．その結果，特定の条件下で粒径及び空隙率を変化させると，現在一般的に使用されている数理モデルから予測される浸透速度の傾向とは逆の結果が現れる場合があることが示された．また，粒子表面の濡れ特性の異なる粉体を一様混合させた場合，液浸透速度と混合比は線形の関係を有することが明らかになった．これは，それぞれの種類の粉体についての浸透速度を調べることで混合層の浸透速度が可能である，ということを示唆しており，産業プロセスの設計や評価をする際に非常に大きな意味を持つ．
動的な粉体層に対しては，本研究により開発された液浸透モデルと既存のモデルとの比較を行った．本研究で開発されたモデルは，粒子間接触液輸送の際に既存のモデルでは捉えることのできない粒子表面での液分布を考慮しており，より実現象に近いシミュレーション結果を得ることが可能となった．また，特に使用する液粘度が大きくなると，モデル間での差が顕著に出ることを明らかにした．
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