無重力下と重力下での粉粒体ダンパの状態遷移を特徴づけるパラメータの統一的理解

零重力和重力下表征粉末和颗粒阻尼器状态转变参数的统一认识

• 批准号: 21K03959
• 负责人: 若生 潤一
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Miyakonojo National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03959/
• 关键词: 粉粒体ダンパ; 離散要素法シミュレーション; １粒子モデル; 気体分子運動論; 離散要素法; 非平衡統計物理学; 流体方程式

本研究では、重力下および無重力下において加振された粉粒体ダンパ中の粉粒体の状態遷移についての統一的な理解を得るために、離散要素法を用いた数値シミュレーションを実施する。既に３次元の大規模シミュレーションを行うためのプログラムは完成しており、テストを終えている。現在本研究の主題である粉粒体の状態遷移についての、粒子半径、反発係数、加振の振幅、振動数等のパラメータを広範囲に変えた大規模シミュレーションを実施している。また、粉粒体ダンパ内の粉粒体粒子の運動の様子を３次元の動画として可視化するプログラムも作成した。これまでに既に大規模シミュレーションを実施するための計算サーバーを購入し、ハード・ソフト両面における計算環境を整え、安定的に運用することができている。同時に、より理論的な取り扱いが簡単な無重力下の粉粒体ダンパの状態遷移について理論研究を行っている。加振の振幅が小さいときの粉粒体が高密度の層をつくる状態について、１粒子モデルに基づいて、粉粒体ダンパの周波数応答に関する理論的解析を行っている。理論の予測と数値シミュレーションの結果を比較し、モデルの有効性を検証している。また、加振の振幅を大きくしていったときに現れる粉粒体が容器全体に広がった気体的状態についても、粉粒体からなる気体の弾性体としての特徴を考慮したモデルを構築し、粉粒体ダンパの周波数応答に関する理論的解析を行っている。こちらについても理論と数値シミュレーションの結果を比較し、モデルの有効性を検証している。

在这项研究中，使用离散元素方法进行数值模拟，以获得对粉末和颗粒颗粒在重力下激发粉末和颗粒的状态过渡的统一理解。进行大规模三维模拟的程序已经完成，并且已经完成了测试。当前，正在为粉末和颗粒的状态过渡进行大规模模拟，这是这项研究的主题，其中诸如粒子半径，回弹系数，振动幅度和振动频率等参数在广泛的范围内改变了。还创建了一个程序，以形象将粉末颗粒和颗粒阻尼器中的粉末颗粒作为三维视频的运动。迄今为止，我们已经购买了用于实现大规模模拟的计算服务器，并能够通过为硬件和软件创建计算环境来稳定地操作它。同时，正在对零重力下粉末和颗粒状阻尼器的状态过渡进行理论研究，这更容易以理论方式处理。粉末和颗粒阻尼器的频率响应的理论分析是根据状态的一个粒子模型进行的，在该状态下，当振动的振幅较小时，粉末和颗粒形成高密度层。比较理论预测和数值模拟的结果以验证模型的有效性。此外，当振动的振幅增加时，粉末和颗粒出现的气态状态，构建了一个模型，该模型考虑了气态材料的特征，因为弹性物体由粉末和颗粒组成，以及对粉末和颗粒阻尼器的频率响应的理论分析。在这方面，我们还比较了理论和数值模拟的结果，以验证模型的有效性。