| 研究概要 |
1. シミュレーション結果のグラフィック画像を、フレームスキャンコンバータと編集レコーダを用いて、ビデオテープに記録することによりアニメーションが作成できた。その結果、シミュレーションによる粒子の流動状態がよく把握でき、実験結果との比較が容易になった。
2. 揺動選別機の選別板上に選別容器を設置し、容器内の穀粒層の流動状態及び籾と玄米の選別状態をビデオカメラで撮影した。その映像を画像処理し、籾の分離状態を定量表現した。容器の傾斜角度は20°振動周波数は垂直と水平方向とも3.5Hz,振幅は垂直と水平方向それぞれ1.43と2.65cmであった。穀粒層は流体のように波が生じて流動した。底面がアクリル板の場合、穀粒層はすぐに下流方向に滑り、偏析現象によりゆっくりと籾は自由表面に浮上したが、籾は下端付近に分離されなかった。選別板の場合、籾は自由表面上に浮上した後、下端付近に分離された。その後、若干の対流現象は生じるが、分離状態の大きな変化はなかった。
3. 円要素による離散要素法で、上記の実験と同条件での揺動選別現象をシミュレートした。選別板の凹凸による効果は、底面において1cm毎に仮想の垂直壁を設け、壁と要素とのくい込み量で壁の有無を判断することで対応した。その結果、実験で観察されたような穀粒流動状熊及び籾の分離状態の特徴が再現できた。しかし、籾が最初に分離した後、対流によって多少分離が悪くなる状態と、再び良くなる状態を繰り返した。
4. その原因として、実際の籾と玄米より円要素は回転量が大きいことが考えられる。籾と玄米の2次元的形状は楕円に近く、流動中に速度ベクトルの方向に長軸が配向する傾向がある。これが回転量を抑制する原因である。そこで、円要素を用いた配向性の表現法について検討し、一粒子及び少粒子群の流動現象に効果が認められた。今後、この手法を揺動選別現象に適用し、さらに選別板効果の再検討を行う予定である。
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