| 研究課題/領域番号 |
06452068
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| 研究種目 |
一般研究(B)
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
高木 隆司 東京農工大学, 工学部, 教授 (80015065)
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| 研究分担者 |
甲田 精宏 東京農工大学, 工学部, 助教授 (60015039)
佐野 理 東京農工大学, 工学部, 助教授 (80126292)
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| キーワード | 流動層 / 粒子クラスター / 圧力差変動 / 1 / fゆらぎ |
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| 研究概要 |
平成6年度は、流動層を実現させる水路を作成した。この水路の特性は満足すべきものであった。その中に100-180個の粒子をいれ、水流を与えて流動層をビデオカメラで観察した。さらに、微差圧センサーを用いて圧力差を測定し、そのスペクトルを求めた。その結果、以下のようなことが分かった。
・圧力差変動は、10^<-2>から1Hzの間で、1/f^2の挙動をしていた。同時に、粒子配置の乱雑な変動をビデオカメラで撮影したところ、空隙の生成や消滅、流れ方向へのチャネリングの発生等が見られた。これが、圧力の変動の原因と思われる。
・粒子の平均クラスターサイズを、ビデオ画像を取り込み、画像処理をおこなって測定したところ、ほぼ1/f^<1.5>という変動が見られた。なお、ビデオ画像内で粒子同士が接触しているかどうかの判定が、照明装置やその配置に依存することが分かった。したがって、精密な測定には、この点を考慮する必要があることがわかった。
・粒子クラスターの変動スペクトルを、矩形波の重ね合わせによって近似し、理論的にスペクトルを求めたところクラスターのサイズとその寿命の間にべき法則を仮定すると、実験で求めたスペクトルの傾きが得られることがわかった。このことから、クラスターの生成分裂の仕組みが、圧力変動とクラスターサイズ変動の両方に関係することが分かる。
以上から、流動層における個々の粒子の挙動と、全体的な凝集の相関がかなり分かったと言える。
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