固体・流体状態の粉粒体に対する粗視化離散要素モデルの開発

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K11850
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分60100:計算科学関連
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 鷲野 公彰 大阪大学, 大学院工学研究科, 講師 (10726384)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 粗視化モデル / 離散要素法（DEM） / 計算高速化 / 非球形粒子 / 多分散系

研究成果の概要

本研究では，実工業プロセスにおける粉粒体の離散要素シミュレーションを高速に行うため，径の大きな粒子を用いて実粒子の挙動を模擬する粗視化モデルの開発を行った．開発された粗視化モデルは粉粒体を連続体として近似することにより導出され，固体状態・流体状態の粉粒体挙動を良好に再現できることが示された．また，より現実に近い系のシミュレーションを可能にするため，粒子に働くトルクのスケーリング則や，非球形・多分散系の粗視化モデルの開発を行い，その妥当性について議論を行った．

自由記述の分野

粉体工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

今日の産業で使用されている工業原料の3/4以上は粉粒体であり，工業製品の50%以上は粉粒体，もしくは製造過程で粉粒体を経由している．粉粒体挙動を数値シミュレーションにより理解することは工業的に利用価値が高いだけでなく，物理的にも非常に興味深いものである．本研究で開発された粗視化モデルにより，実工業プロセスで利用されている粉粒体の挙動を，現実的な計算時間で精度良くシミュレーションすることが可能となった．これらのシミュレーションを行うことで，多くの工業プロセスの最適化や品質向上，問題点の改善などが期待され，社会的意義は非常に大きいと言える．