粉粒体の動力学

粉粒体物料动力学

• 批准号: 09740310
• 负责人: 田口 善弘
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Chuo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09740310/
• 关键词: 非弾性衝突球; 剛体球

本研究では、粉粒体の多彩で複雑な構造を「非弾性衝突球の集団」という近似で理解する為に、統計力学的なアプローチを用いた。アプローチでは相互作用をする単純な要素をたくさん集める事により、多体の効果として集団的な非自明な性質を説明する。例えば、気体、液体、固体、などは、原子が多数集合して、物質になることにより生じる性質だが、個々の原子は固体、液体、気体、という性質を保有しているわけではない。あくまで、原子と言う粒子が多数、集合する事により、液体性、固体性、気体性、という非自明な効果が現れるのである。この様な方向性を追求するため、本研究計画では多粒子系のニュートン方程式を数値的に計算する計算機シミュレーションを行なった。数値計算の利点はいろいろな場合、つまり、振動下の粉体層、傾斜板上の粉粒体流(雪崩や土石流のモデル)、気相流動層、などの研究を全て「非弾性衝突をする剛体球」という枠組の中で統一的に議論できた。実験ではこの様なアプローチは困難である。同じ粉粒体を粒子を用いて、これらの現象を全て実験することは困難だからである。また、現実の粉粒体粒子は決して理想的な「非弾性衝突剛体球」ではあり得ないが、数値シミュレーションの中であれば、いくらでも、理想的な非弾性衝突球のシミュレーションを行なう事が出来た。

在这项研究中，我们使用统计力学方法通过“一组非弹性碰撞球”的近似来理解颗粒材料的各种复杂结构。该方法通过收集许多简单的相互作用元素将集体的非平凡属性解释为多体效应。例如，气体、液体、固体等是当大量原子聚集在一起形成物质时产生的性质，但单个原子不具备固体、液体或气体的性质。毕竟，当大量称为原子的粒子聚集在一起时，就会出现液体、固体和气体性质等不明显的效应。为了追求这个方向，该研究项目进行了计算机模拟，对多粒子系统的牛顿方程进行了数值计算。数值计算的优点是可以应用于多种情况，例如振动下的粉体床、斜板上的粉体流动（雪崩和泥石流模型）、气相流化床等。在“刚性领域”框架内进行统一讨论。这种方法在实验中很困难。这是因为很难使用相同的粉末或颗粒颗粒来试验所有这些现象。此外，虽然实际的粉末颗粒永远不可能是理想的“非弹性碰撞刚性球体”，但在数值模拟中可以尽可能多次地模拟理想的非弹性碰撞球体。

项目成果

粉体工学会: "粉体シミュレーション入門" 産業図書, 196 (1998)

粉末工程学会：《粉末模拟导论》Sangyo Tosho，196（1998）