粉体振動層の局在モードとレオロジー的特性の研究

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09740314
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 早川 尚男 京都大学, 大学院人間・環境学研究科, 助教授 (90222223)
• キーワード: パイプ流 / 交通流 / f^<-4 / 3> / 摩擦 / 離散要素法 / 回転ドラムの偏析

研究概要

本年度は2年計画の2年目として以下の成果を挙げることができた。
まずは初年度に行なった研究成果の学術詩への出版である。初年度はパイプナかの粉体流並びにそれに関連した交通流の問題に取り組み、
i)完全に一次元的な場合のほぼ厳密な解析解を求めたこと、ii)擬一次元的な場合にパワースペクトルとしてF^<-4/3>乗則が得られることの理論的、数値的な説明、を成果として得た。これらの結果はモデルの詳細に依らない普遍的なものであり汎用性が広いと期待される。
本年度に新らたに取り組んだ問題として剪断応力したでの粉体の摩擦の問題がある。申請者はまず現象論的モデルを提出し、実験で観測された興味深い現象の多くを説明することに成功した。また開発した離散要素法によっていも実験結果を再現し、現象論モデルのミクロな意味付けが明らかになりつつある。尚、これらの研究は投稿中、もしくは投稿準備中である。
その他、回転ドラム中の偏析に対して有効偏微分方程式を提出し、実験の説明に成功したが、肝心の振動層についてはシミュレーションのデータ集積にとどまり多くの成果は得られなかった。

研究成果

• [文献書誌] K.Ichiki and H.Hayakawa: "Analysis of statistical quantities in simulation of fluidized beds" Physical Review E. 57. 1990-1996 (1998)
• [文献書誌] H.Hayakawa and K.Nakanishi: "Theory of traffic jam in a one-lane model" Physical Riview E. 57. 3839-3845 (1998)
• [文献書誌] O.Moriyama,N.Kuroiwa M.Matsushita & H.Hayakawa: "4/3Law of Granular Particles Flowing through a Vertical Pipe" Physical Review Letters. 80. 2833-2836 (1998)
• [文献書誌] H.Hayakawa & K.Nakanishi: "Universal Behaviors in Granular Flow and Fraffic Flow" Progress of Theoretical Physics,Supplement. 130. 57-75 (1998)
• [文献書誌] S.Wada and H.Hayakawa: "Kink Solution in ab Fluid Model of Traffic Flow" Journal of Physical Society of Japan.67. 763-766 (1998)
• [文献書誌] H.Hayakawa & T.Tkaai: "Universal Mathematical Structures in Quasi 1D Fluid-Particle Systems" Advanced Technologies for Particle Processing. 2. 521-526 (1998)
• [文献書誌] S.Puri and H.Hayakawa: "Dynamical Behaviour of Rotated Granulaz Mixtures" Physica A. (印刷中).
• [文献書誌] 早川 尚男: "交通流を粉体流としてみる" パリティ. 13・5. 13-22 (1998)
• [文献書誌] 粉体工学会編: "粉体シミュレーション入門" 産業図書, 196 (1998)
• [文献書誌] 日本粉体工業技術会編: "流動層ハンドブック" 倍風館, 448 (1999)
• [文献書誌] 早川尚男・那須野悟: "粉体の物理(物理学最前線)" 共立出版(印刷中),