2015 Fiscal Year Annual Research Report
粉体が係るマルチフィジックスシミュレーション手法の開発
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13J09948
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
孫 暁松 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 粉体 / 粒子 / 流体連成 / 固気液三相流 / 複雑境界 / 数値シミュレーション / 直接数値計算 / 液架橋力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の研究では，主に固気液三相流の直接数値計算の手法開発と応用に取り込んでいた．研究実績の概要について報告する．
(1)固気液三相流問題の直接数値計算
固気液三相流は化学工学や原子力工学などの工学分野において重要な研究対象である．現象の解明と予測には，マイクロスケールで固気液三相流相互作用を評価できる直接数値計算(DNS)手法の開発と確立が期待されている．この問題を解決するために，著者はDEM-VOF-DNS法という固気液三相流直接計算手法を提案する．本手法では，固体粒子を離散要素法(DEM)で模擬し，流体界面の追跡にVOF法を使用した．両者は埋め込み境界(IB)法によって連成された．本手法を用いて，液面に浮遊する粒子の平衡位置や横毛管力による凝集などの問題を計算した．本計算手法について，2015年化学工学会第80年会においてポスター発表が行われ，学生賞(銅賞)も受賞した．
(2)固体粒子間液架橋力の数値計算
様々工学分野では，粉体粒子材料の湿式プロセッシングが広汎に利用される．その場合，球状粒子による固体多孔質層に液体が入り込み，粒子表面の間に架橋構造が形成される．乾燥状態に比べて，液架橋力の影響で粒子層挙動が劇的に変わってしまう．様々な条件(粒子充填率・粒子径分布・湿度など)の下で産業プロセスの予測と最適化には，固体粒子間の液架橋力のモデル式が不可欠である．典型的な固気液三相流体系である液架橋問題に対して，前述のDEM-VOF-DNS法が有力である．本研究では，球形粒子間に準静状態にある液架橋を対象として，その作用力を液架橋体積・粒子間距離・接触角などのパラメータの関数として評価し，計算結果を既存の近似式と数値解に比較検討した．本研究は2015年化学工学会第47回秋季大会において口頭発表を行った．
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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