Theoretical Study on Rheology in Wet Granular Systems

湿颗粒体系流变学的理论研究

• 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

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．

In this year, due to the gravitational force, the particle flow in parallel plates is not uniform, and the critical mass is adjusted. The progress of this research has been greatly improved. The relationship between the critical external force and the mass flow rate at the time of particle flow generation is derived. In addition, numerical calculations are carried out, and theoretical analysis and simulation of spatial relationships are carried out. The calculation of the number of particles is necessary for the calculation of large-scale particles. The first particle is attractive between particles. The second particle is repulsive. The results show that the relationship between critical external force and mass flow rate and the pressure of the system is well consistent with the calculation of mass analysis and numerical value. Second, the gravitational interaction between particles can be analyzed in different situations, and the relationship between particles can be changed. Interparticle interaction and repulsion in the case, learn to explain the record, send the manuscript, prepare for the paper submission. At the same time, gravitational interaction and preparation of papers. In one direction, the particles move freely in space, and the particles vibrate freely in space. The equation of motion of the basic body is analyzed. In this year's world, the theory of particle motion is based on the theory of gravity. The results show that the viscosity of the mixture is higher than that of the mixture. Phys. Fluids will be released in the future.

项目成果

University of Erlangen Nuremberg(ドイツ)

埃尔兰根纽伦堡大学（德国）

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

• 发表时间: 2022
• 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
• 通讯作者: 吉井究，大槻道夫

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

• 发表时间: 2022
• 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

濡れた粉体の履歴に依存したレオロジー特性

湿粉末的历史相关流变特性

• 发表时间: 2021
• 期刊: 交通流と自己駆動粒子系シンポジウム論文集
• 作者: Kiwamu Yoshii;Michio Otsuki,
• 通讯作者: Michio Otsuki,

高吸水性ゲル粒子への液体注入における流動パターン遷移

液体注入超吸收性凝胶颗粒期间的流动模式转变

• 发表时间: 2021
• 作者: 乙黒康次郎;吉井究;住野豊,
• 通讯作者: 住野豊,