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2022 年度 実績報告書

階層粉体の基礎物理特性解明と衝突応答

研究課題

研究課題/領域番号 18H03679
研究機関大阪大学

研究代表者

桂木 洋光  大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (30346853)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
キーワード粉体 / 階層構造 / 衝突
研究実績の概要

研究計画の最終年度にあたるため,成果の発表および全体の総合議論に主に取り組んだ.ただし,前半は「付着性効果の高い微小粒子層の振動応答に関する研究」,「土壌団粒構造を模擬した階層粉体中における保水効果についての研究」などの実験研究にも精力的に取り組んだ.付着性微小粒子層の振動応答については,「水平亀裂の生成と進行」,「振動層上部での凝集粒子の生成」のそれぞれの過程について系統的実験を行い,その詳細を2編の論文で報告した.特に,粉体工学的プロセスの中で流動輸送が難しい微粉の振動のみによる(気流を用いない)効率的流動化を目指して,振動層の容器形状を様々に変化させる実験を行った.その結果,半球状底面を持つ容器を用いた場合に流動化が顕著に促進されることが明らかになった.一方,振動条件によっては容器内に巨大な一つの凝集粒子が生成される場合があることも確認された.微粉振動層内で粉体が階層構造を持つためには適度に粒子の崩壊も起こる必要があり,振動により階層粉体を作成することが必ずしも容易でないことも明らかになった.また,土壌団粒の保水効果については,土壌団粒の各団粒粒子内部のミクロポアが飽和してから団粒粒子間のマクロポアに水が分布し始めることをいくつかの計測から明らかにした.その結果,土壌団粒構造を用いることで,良好な排水性能と高い保水性能を両立するために実現すべき団粒の階層構造の理解を進めることに成功した.以上の成果に加え,昨年度までに精力的に取り組んだ「階層構造を持つ高空隙率粒子群への固体弾衝突による衝突抵抗力の研究」について,粒子破壊によるエネルギー散逸を考慮することによって抵抗力のモデル化に成功し,その成果を論文により発表した.これにより,小惑星等の階層構造を持つことが予想される天体表面への固体オブジェクトの衝突による抵抗力則を適切に推定することが可能になったと言える.

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Energy dissipation of a sphere rolling up a granular slope: Slip and deformation of the granular surface2024

    • 著者名/発表者名
      Fukumoto T.、Yamamoto K.、Katsura M.、Katsuragi H.
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 109 ページ: 014903-1:8

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.109.014903

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Grain-size dependence of water retention in a model aggregated soil2023

    • 著者名/発表者名
      Yasuda Hyuga、Katsura Makoto、Katsuragi Hiroaki
    • 雑誌名

      Advanced Powder Technology

      巻: 34 ページ: 103896~103896

    • DOI

      10.1016/j.apt.2022.103896

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fracturing-induced fluidization of vibrated fine-powder column2023

    • 著者名/発表者名
      Sonar Prasad、Katsuragi Hiroaki
    • 雑誌名

      Powder Technology

      巻: 421 ページ: 118405~118405

    • DOI

      10.1016/j.powtec.2023.118405

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] History-dependent deformation of a rotated granular pile governed by granular friction2022

    • 著者名/発表者名
      Irie Terunori、Yamaguchi Ryusei、Watanabe Sei-ichiro、Katsuragi Hiroaki
    • 雑誌名

      Advanced Powder Technology

      巻: 33 ページ: 103629~103629

    • DOI

      10.1016/j.apt.2022.103629

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Decompaction wave propagation in a vibrated fine-powder bed2022

    • 著者名/発表者名
      Sonar Prasad、Katsuragi Hiroaki
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 106 ページ: 014905-1:11

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.106.014905

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Impact drag force exerted on a projectile penetrating into a hierarchical granular bed2022

    • 著者名/発表者名
      Okubo Fumiaki、Katsuragi Hiroaki
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 664 ページ: A147~A147

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202243787

    • 査読あり
  • [学会発表] Mechanical properties of hierarchical granular matter2023

    • 著者名/発表者名
      H. Katsuragi, F. Okubo, and T. Omura
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Multiphase Flow
    • 国際学会
  • [学会発表] 階層粉体への衝突貫入抵抗力2023

    • 著者名/発表者名
      大久保文暁, 桂木洋光
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年春季大会
  • [学会発表] Relation between bidispersivity and ordered structure in a compressed two-dimensional magnet-particle system2023

    • 著者名/発表者名
      K. Tsuchikusa, K. Yamamoto, M. Katsura, and H. Katsuragi,
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Multiphase Flow
    • 国際学会
  • [学会発表] The effect of asymmetry and pressure balance in granular capillary phenomena2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamamoto, K. Yamamoto, M. Katsura, and H. Katsuragi
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Multiphase Flow
    • 国際学会
  • [学会発表] Slipping and friction of a sphere rolling up a granular slope2023

    • 著者名/発表者名
      T. Fukumoto, K. Yamamoto, M. Katsura, and H. Katsuragi,
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Multiphase Flow
    • 国際学会
  • [学会発表] 絡まり構造を持つダストの衝突応答2023

    • 著者名/発表者名
      岩野志織, 田中玲奈, 桂木洋光
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年春季大会
  • [学会発表] Impact Drag by Fragile Grains2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Katsuragi
    • 学会等名
      Granular Matter Gordon Research Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 階層構造を持つ粉体の衝突応答2022

    • 著者名/発表者名
      大久保文暁, 桂木洋光
    • 学会等名
      第10回ソフトマター研究会
  • [学会発表] 2次元回転砂山の変形と摩擦角の体積力依存性2022

    • 著者名/発表者名
      桂木洋光, 入江輝紀, 渡邊誠一郎, 山口隆正
    • 学会等名
      日本物理学会 2022年秋季大会
  • [学会発表] Impact drag force exerting on a projectile penetrating into a fragile granular bed2022

    • 著者名/発表者名
      大久保文暁, 桂木洋光
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2022年大会
  • [学会発表] 粒状斜面を駆け上がる球の滑りと摩擦2022

    • 著者名/発表者名
      福本健, 桂誠, 山本憲, 桂木洋光
    • 学会等名
      日本物理学会 2022年秋季大会
  • [学会発表] 太管現象における非対称性の効果2022

    • 著者名/発表者名
      山本侑樹, 桂木洋光, 山本憲, 桂誠
    • 学会等名
      日本物理学会 2022年秋季大会
  • [学会発表] 二次元磁石粒子系の圧縮に伴う粒子サイズ二分散性と秩序度合いの関係2022

    • 著者名/発表者名
      土草一輝, 桂木洋光, 桂誠, 山本憲
    • 学会等名
      日本物理学会 2022年秋季大会
  • [学会発表] Phase diagram of vertically vibrated powder bed2022

    • 著者名/発表者名
      P. R. Sonar and H. Katsuragi
    • 学会等名
      The 15th Asia Pacific Physics Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] 液滴の粉体層衝突による粉体スプラッシュのターゲット依存性評価2022

    • 著者名/発表者名
      張イ, 山本憲, 桂木洋光
    • 学会等名
      混相流シンポジウム2022
  • [学会発表] Water Retention in Model Soil Aggregates2022

    • 著者名/発表者名
      保田彪賀, 桂誠, 桂木洋光
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2022年大会
  • [学会発表] Effect of “fibrous materials” on dust agglomeration2022

    • 著者名/発表者名
      田中玲奈, 岩野志織, 桂木洋光
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2022年大会
  • [備考] プロジェクト研究課題 「階層粉体の基礎物理特性解明と衝突応答」

    • URL

      http://life.ess.sci.osaka-u.ac.jp/project.html

URL: 

公開日: 2024-12-25  

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