Theoretical Study on Rheology in Wet Granular Systems

湿颗粒体系流变学的理论研究

基本信息

批准号：
21J13720
负责人：
吉井究
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J13720/
关键词：
粉体レオロジージャミング転移濡れ

项目摘要

今年度は，濡れに付随した引力を持つ粉体の外力駆動による平行平板中の非一様な粒子流れのジャミング転移とその臨界性について調べた．この研究については大きな進展が見られた．はじめに，μ-Iレオロジーに基づく連続体解析を実施し，粒子流れの発生する臨界外力及び，流れが発生する際の質量流量に関するスケーリング関係を導出した．加えてそれに対応する数値計算を行い，理論解析から予言されるスケーリング関係の検証を行った．また数値計算については，昨年の研究方策で述べたようにこの粒子流れを調べるためには大規模な粒子を用いた計算が必要になり，並列計算に取り組んだ．初めに粒子間に引力が働かない斥力粒子系について検証を行った．その結果，臨界外力・質量流量に関する系の圧力に関するスケーリング関係が連続体解析と数値計算で良い一致を示した．次に，粒子間に引力相互作用が働く場合についても同様の解析を行ったところ，スケーリング関係が変化することも示し，こちらも粒子シミュレーションで検証している．粒子間に相互作用が斥力の場合については，学会誌に解説記事として寄稿しており，論文投稿の準備も進んでいる．同時に引力相互作用の場合についても論文投稿の準備を行っている．一方，ジャミング転移より遥かに希薄な粉体系においては，粒子は空間中を自由に漂いガス状に振る舞う．このようなガス状の粉体のレオロジーに関しては，ボルツマン方程式に基づく気体運動論による解析が有効である．そこで今年度，気体運動論を粒子間に濡れに付随した引力が働く場合に拡張し，対応した粒子シミュレーションとの比較を行った．結果として，レオロジーに関して粘性率等が運動論とシミュレーションとのよい一致を示した．この内容はPhys. Fluids誌より発表されている．

今年，由于具有与润湿及其关键性相关的吸引力的粉末驱动器，我们研究了平行板中非均匀颗粒流动的干扰。这项研究取得了重大进展。首先，基于μ-i流变学进行了连续分析，以得出粒子流量产生的外部临界力与流量发生时的质量流量之间的缩放关系。另外，进行了相应的数值计算，以验证理论分析预测的缩放关系。此外，如去年的研究策略中所述，需要使用大规模颗粒的计算来研究粒子流，因此进行了平行的计算。首先，我们研究了颗粒之间未应用吸引力的排斥粒子系统。结果，有关系统压力有关关键外力和质量流的压力的比例关系在连续分析和数值计算之间表现出良好的一致性。接下来，对应用颗粒之间有吸引力的相互作用的情况进行了类似的分析，并且还表明缩放关系发生了变化，并且还使用粒子模拟对此进行了验证。对于颗粒之间相互作用的相互作用的情况，它们作为解释性文章做出了贡献，并且提交论文的准备工作正在进行中。同时，我们准备在有吸引力的互动情况下提交论文。另一方面，在粉末系统中稀疏的稀疏中，颗粒在整个空间中自由漂浮，并且像气体一样行为。关于这种气态粉末的流变学，使用基于玻尔兹曼方程的气体动力学理论进行分析是有效的。因此，今年，我们将气体动力学理论扩展到了与颗粒之间应用与润湿相关的吸引力的情况，并将其与相应的粒子模拟进行了比较。结果，流变学的粘度和其他因素在动力学理论和模拟之间表现出良好的一致性。该内容由Phys发表。流体杂志。

项目成果

期刊论文数量（15）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

University of Erlangen Nuremberg(ドイツ)

埃尔兰根纽伦堡大学（德国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

粉体系における固化と流動の転移：引力の影響

粉末系统中的凝固和流动转变：重力的影响

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kojiro Otoguro;Kiwamu Yoshii;and Yutaka Sumino,;平田真章;吉井究，髙田智史，黒澤耕介，Thorsten Poschel;吉井究，大槻道夫;吉井究，大槻道夫;林健太，吉井究，大槻道夫;林健太，吉井究，大槻道夫;吉井究，大槻道夫
通讯作者：
吉井究，大槻道夫

3次元流路内のアモルファス粒子流れにおけるジャミング

3D 通道中无定形粒子流的干扰