機械的振動の導入による微粉体の流動化・対流混合状態の制御と工学的応用

引入机械振动控制细粉流态化和对流混合及工程应用

基本信息

批准号：
20K05196
负责人：
馬渡佳秀
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Kyushu Institute 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：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では微粉体層の振動場におけるガス流動化状態をより正確に予測もしくは評価する手法を構築することを目的の一つに挙げている。本年度では画像解析による粉体層のフローパターンの数値化による指標化と粉体層のガス透過時の圧力損失および平均空隙率の関係との対応関係を併せ，振動場とガス流れ場の併用による微粉体の流動化機構について検討した。デジタルビデオカメラ等による挙動観察では，ガス通気量が小さい範囲ではおおむねガスチャネルが常在化する静的なフローパターンが得られたが，振動振幅の増加と共に徐々に連続的にガスチャネルが破壊再生する動的な流動状態に遷移することがわかった。このことは，画像解析による輝度値の標準偏差の時間変動特性からも十分に探索することが可能であることが確認できた。また，振動振幅が大きくなることで凝集体の破壊が進行する一方で，粉体層全体の振動伝播由来の圧密が同時に進行し，粉体層の流動化状態の活性化は静的なフローパターンに遷移することが可視化による観察結果から得られた。この結果は過去の研究代表者により部分的に見出された結果を再現しており，今回の画像解析による輝度値の変動特性による評価においても構造破壊を伴うことによる輝度値変動の程度が減少していることで示された。これらの成果により，層内のフローパターンの変化を定量的に表現・分類する手法提案の可能性が得られたが，ガス流れ・振動の併用場における諸現象の全体像を把握するために異なる粒子物性での検証が必要であることが示唆された。

这项研究的目的之一是构建一种方法，以更准确地预测或评估细粉层振动场中的气体流化态。今年，我们通过结合振动场和气流场来研究流化细粉末的机制，并通过图像分析和粉末层渗透粉末层时的压力损失与平均孔隙率之间的关系来量化粉末层流量的索引之间的相关性。使用数字摄像机等观察行为，静态流动模式通常驻留在气流很小的范围内，但发现振动幅度的增加，发现气体通道逐渐过渡到动态流动状态，该动态流量持续破裂并持续不断地发生。从图像分析的标准偏差的时间变化特征中，这可以证实这是足够搜索的。此外，可视化结果表明，虽然振动幅度增加，但骨料的分解会进展，而整个粉末层的振动传播引起的压实也会同时发展，并且粉末层的变化状态的激活是静态流动模式的激活。该结果重现了以前的研究人员的一部分结果，这表明，即使使用当前图像分析基于亮度值的波动特征进行评估，降低了由于结构损伤而引起的亮度波动的程度。这些结果提供了提出一种方法来定量表达和分类层中流动模式变化的方法，但是有人建议必须验证不同颗粒的物理特性，以便了解各种现象的整体情况以及气流和振动的结合。