| 研究分担者 |
亀田 正治 東京農工大学, 工学部, 助教授 (70262243)
大橋 弘忠 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (80185355)
井田 喜明 姫路工業大学, 理学研究科, 教授 (30013535)
阿部 豊 筑波大学, 機能工学系, 教授 (10241720)
田中 敏嗣 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90171777)
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| 研究概要 |
本年度は,「火道流」および「火砕流」という2つの課題に対して,各分担者が以下のような研究を進めた.
「火道流問題」については,亀田および阿部が,マグマの急減圧に伴う諸現象を再現する模擬物質を用いた実験装置のセットアップを行った.亀田は高圧槽と真空槽を円管流路で接続した装置を製作し,気泡形状が気泡流のレオロジー特性を支配していることを示した.阿部は,揮発性物質の液体中からの析出の影響を調べるために炭酸水を使用した衝撃波管実験を行い,気泡の変形・合体を可視化した.
以上の実験結果の素過程を解明する理論的・数値的研究として,伊藤は,衝撃波管中の気液相転移も含む非平衡挙動を理論的に取り扱うレナード・ジョーンズ粒子系の数値モデルの開発に着手した.高木は,ガス不純物が混入しているレナード・ジョーンズ液体中における気泡核生成に焦点を絞って,分子動力学数値モデルによる解析を実施した.大橋は,格子ボルツマン法に基づいた新たな粘弾性流体モデルを開発し,せん断流れ場中の液滴や気泡の変形を調べた.
これらの諸現象を地球科学スケールの噴火現象に応用する問題として,井田は,単純な1次元非定常火道流モデルを開発し,噴火様式の時間的変化に対する脱ガス作用の影響について調べた.小屋口は,定常的マグマの流れに対する解析解(近似解)を求め,噴出率のマグマの物性や地質条件に対する依存性について調べた.
「火砕流問題」については,田中が個別要素法を用いた数値モデルの開発に着手した.火砕流の素過程を抽出することを目的として,高濃度固気二相流の離散粒子流動解析コードへの粒子・流体間の熱輸送モデルの導入と流動層内流動への応用を行った.その結果,高温粒子層中に低温空気が流入した場合に,気流速度が最小流動化速度に達する前に,粒子・流体間の熱交換による空気の膨張により自発的な流動化が発生することを確認した.
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