| 研究課題/領域番号 |
06402034
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| 研究種目 |
一般研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
辻 裕 大阪大学, 工学部, 教授 (10029233)
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| 研究分担者 |
川口 寿裕 大阪大学, 工学部, 助手 (80234045)
田中 敏嗣 大阪大学, 工学部, 助手 (90171777)
吉岡 宗之 大阪大学, 工学部, 助教授 (10029267)
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| 研究期間 (年度) |
1994 – 1995
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| キーワード | 混相流 / 粉粒体 / 粒子流 / 離散要素法 / マイクロダイナミクス / 計算機シミュレーション / 可視化 |
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| 研究概要 |
粉粒体現像は昔から数理的解析の困難な現象として、多くの研究者を悩ましてきた。実験による相関式の導出が研究スタイルとしても定着し、基礎方程式から出発する数理的な方法はなかなか育たなかった。しかし個々の粒子に着目する離散型シミュレーションが計算機の能力の拡大によってようやく可能となったことから、この分野を取り巻く状況に大きな変化が見え始めた。本研究はこのような背景のもとに計画され、以下の2項目の目的を掲げた。(1)離散粒子法を定量的一致を与える方法へ発展させること、(2)3次元の大規模シミュレーションへ発展させる。定量的一致を得るには、付着力、非球形度その他の影響を考慮したモデルを開発すると同時に実験による詳細な検証が不可欠である。従って(1)の目的のために高速ビデオおよび画像解析装置を用いた実験装置を組立て測定を行い、定性的のみならず定量的にも計算と実験の比較を行った。種々の場合の比較によってモデルの欠陥が明らかになった。欠陥を解決するために考案された非球形モデルのように、検証実験は数値解析で用いるモデルの精密化にきわめて有効であった。当初、付着力に関しては液膜によるものを解析する予定であったが、静電気による付着力に注目した。さらに粒子が流体中で分散状態にある場合にも計算を行った。これについては粒子クラスターの形成が循環流動層の分野で非常に大きな関心を持たれているが、粒子間衝突の繰り返しによって形成されることが本研究で明らかになった。(2)の目的に先立ち本研究では比較的少ない粒子数の計算によってボールミル内と流動層について2次元と3次元の比較を行った。ついで軸対象な流れ場を扱い、粒子運動については3次元の、流体運動については軸対象2次元という準3次元的計算法を考案し計算を行った。この手法により軸対象容器が主な実際の化学装置に対する計算が可能であるこことが明らかになった。
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