| 研究概要 |
1.流れによる空洞崩壊実験:粒状体中に空洞領域があると,そこに流れ込む流体の流量や空洞中心流速が増加する.その結果,局所的な応力集中が生じ,空洞の境界は崩壊する.とくに空洞が複数存在する場合には,それらの合併や流動化領域の成長が予想される.これらを検証する実験と理論解析を行った.まず,2つの空洞の中心間距離と流れに対する迎え角を系統的に変化させ,両者の相互作用により生じる空洞崩壊の過程を実験的に明らかにした.これを多数の空洞の配置に応用すると,自然災害,さらには空洞網に沿った地下汚染物質の特異な対流拡散などの環境問題への予測技術に道が開けるものと思われる.
2.流れによる粒状体表面変形:粒状体の界面は,その領域の外部の流れにより成長したり移動したりする.剪断流により粒状体表面に形成される砂漣について室内実験を行い,その成長過程や移動速度などを明らかにした.これは野外観測の結果を短時間で再現する実験であり,乾燥地域の拡大にともなう環境問題に示唆を与えると期待される.
3.振動による粒状体の形態形成:粒状体薄層を鉛直加振すると,層には曲げ波やさざ波が発生する.この過程を実験的に調べ,臨界層厚を明らかにするとともに前者を連続体における座屈理論と曲げ波理論で説明した.さらに,曲げ波とさざ波のそれぞれに対応して固液相転移が関わっていることを明らかにした.
4:振動による粒状体の偏析:大きさや形の異なる粒状体を鉛直方向に加振するとそれらは分離する.この過程におよぼす振動数,振幅の依存性を明らかにし,効率の良い分離方法などの制御技術への応用を試みた.
これらの研究はミクロな素過程とマクロな流動を結び付け,しかも従来の連続体近似と分子動力学のギャップを埋める新たな研究手法の開発にもつながるものと期待され,その成果の一部は関連学会誌の論文と解説,および国内外の学会で公表された.
|
