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離散要素法は、粉体が係わる諸現象の解明に用いられてきたが、計算負荷が大きいため、計算粒子数は数十万個程度であり、小規模な体系しか適用されなかった。DEMは産業界のような10億個超の粒子を処理するような大規模体系への適用が困難であった。現在、DEMの大規模解析手法の開発が望まれている。本研究では、自由液面を伴う固液混相流解析手法としてDEM-MPSを開発する。さらに、申請者はDEMの大規模解析手法として開発したDEM粗視化モデルをDEM-MPS法に導入し、固液混相流の典型的な体系において数値解析による検証を行う。このように、DEM粗視化モデルを固液混相流体系における大規模解析手法として確立することを目的とする。
本研究では、DEM-MPS法を開発するとともに、本手法を一般的な体系に応用するために壁境界モデルを開発した。固液混相流体系においてDEM-MPS法の検証実験を行うにあたり、回転円筒容器を使用した。粉体は、直径2.7mの粒子を対象とした。スピードカメラを用いて、固体粒子の速度、固体粒子の分布などを取得した。実験と同じ体系で粗視化モデルを用いた2次元DEM-MPS連成解析を実行し、解析結果を取得した。オリジナル体系において、DEM-MPS法を用いた数値解析結果におけるマクロ挙動(安息角や粉体層のサイズ)が実験結果とよく一致した。さらに、DEM粗視化モデルを導入した数値解析を実行した。粗視化率をパラメータとした解析を行い、粗視化率の上限を検討した。
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