複雑液体としての粉体集団の流動特性

粉末聚集体作为复杂液体的流动特性

• 批准号: 08226206
• 负责人: 早川 尚男
• 金额: $ 0.51万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08226206/
• 关键词: 粉体; 散逸粒子系; 複雑液体; 「温度」; 揺動散逸関係; 沸騰; 非平衡相分離

ガスを流入することによって散逸粒子系である粉体粒子は流動化して液体の様に振舞う。しかしながら散逸系であり流動特性が非一様であること,「沸騰」など様々な現象が起きること等から真に複雑液体と呼ぶに相応しい対象である。本研究では,複雑液体としての流動特性を明らかにするため大学院生の市來健吾氏と協力して大規模な数値計算を行い次のことが明らかになった。即ち、ガス注入流速が熱力学的温度の役割をすること、揺動散逸関係を過程をして求めた粘性率が実験と定性的に一致すること(即ち強非平衡系でも揺動散逸定理の有効性を示唆した)、チャンネル相と呼ばれるガスの流路を形成して圧力が急激に下がる状態と沸騰相(バブルが出来る)との違いを明らかにしたことなどである。目下理論については構築中である。同時に一次元流動層のモデルを提唱し、交通渋滞のモデルとの類似性の指摘及び安定相と不安定相への非平衡相分離の記述のために正規化された長波方程式の導出、キンク・反キンクの進行速度、振巾、巾に対する選択問題と不安相中に安定相のドメンイが成長していく様子などを理論的に記述することに成功した。更にパワースペクトルの巾分布についても考察を加えている。他にも振動層におけるフェルミ分布の有効性を理論的に明らかにしてフェルミ流体論の適用の可能性を議論した

通过引入气体，作为逃逸颗粒系统的粉末颗粒变得流化并且表现得像液体。但由于它是一个耗散系统，其流动特性不均匀，并且会发生沸腾等各种现象，是一种真正复杂的液体。在这项研究中，我们与研究生 Kengo Ichiki 合作进行了大规模数值计算，以阐明复杂液体的流动特性，并得出以下结论。即注气流量起到了热力学温度的作用，由脉动耗散关系过程确定的粘度与实验定性地吻合（即即使在强非平衡系统中，脉动耗散定理也是有效的）研究小组还阐明了通道阶段（形成气体流动路径且压力迅速下降）与沸腾阶段（形成气泡）之间的区别。该理论目前正在发展中。同时，我们提出了一个一维流化床模型，指出了它与交通拥堵模型的相似性，并推导了归一化长波方程来描述非平衡相分离为稳定相和不稳定相，我们在理论上取得了成功。描述反扭结的速度、幅度和宽度，以及不稳定阶段期间稳定阶段域的增长。此外，我们还考虑功率谱的宽度分布。此外，我们从理论上阐明了振动层中费米分布的有效性，并讨论了应用费米流体理论的可能性。

项目成果

早川尚男: "粉体流動層の数理" ながれ(日本流体力学会々誌). (印刷中). (1997)

Nao Hayakawa：“粉末流化床数学”Nagare（日本流体力学学会杂志）（出版中）。

早川尚男: "サスペンションのダイナミックスについて" エアロゾル研究. 11・4. 319-324 (1996)

早川奈绪：“关于悬浮动力学”气溶胶研究11・4（1996）。

Hisao Hayakawa: "Two Hydrodynamic Models of Granular Convection" Powders and Grains 97. (印刷中).

Hisao Hayakawa：“颗粒对流的两种流体动力学模型”粉末和颗粒 97。（印刷中）。

Hisao Hayakawa: "A Thermodynamic Theory for Weakly Excited Granular Systems" Physical Review Letters. 78.April (印刷中). (1997)

Hisao Hayakawa：“弱激发颗粒系统的热力学理论”物理评论快报 78 年四月（出版中）。

Hisao Hayakawa: "Dynamics of Granular Compaction" International Journal of Bifuncations and Chaos. (印刷中). (1997)

Hisao Hayakawa：“颗粒压实动力学”国际分函数与混沌杂志（1997 年出版）。