離散要素法を用いた粉体のフラッシング現象の数値解析と実験による検証

粉末冲刷现象的离散元数值分析及实验验证

• 批准号: 11750145
• 负责人: 梅景 俊彦
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750145/
• 关键词: フラッシング; 流動化; 離散要素法; Navier-Stokes式; 付着性粉体; 粒子・流体間相互作用; 貯槽; 粉体層

本研究では平成11年度に開発した粉体のフラッシング現象の数値解析プログラムを基礎として、粒子の大きさ、付着力、摩擦力等を変化させたときにフラッシング現象の発生状態がどのように変化するかを数値計算によって明らかにした。フラッシング現象を引き起こす付着性粉体を構成する粒子の運動は粒子間相互作用の計算に付着力を考慮した離散要素法を用いてLagrangian形運動方程式を解き、気流の運動についてはNavier-Stokes式と連続の式を直接計算により解いた。なお粒子と気流の相互作用は両者の相対運動によって生じる抗力と揚力によって考慮した。その結果、粉体のフラッシング現象は初期空隙率がある値よりも高くないと起こらないこと、フラッシング現象が起こる場合でも粒子が圧密されて空隙率が低下していくと粒子群は流動化しなくなりフラッシング現象が止まること等がわかった。また粒子の大きさは小さいほど、粒子間の付着力は大きいほど、粒子間の摩擦力は小さいほど、それぞれフラッシング現象は発生しやすいことが数値解析の結果からわかった。これらの事実は炭酸カルシウム等の現実の付着性粉体を用いて行った実験結果とよく一致した。数値計算では実験的に知ることが困難な瞬時瞬時の粒子(粉体)層の内部状態を求めることが可能で、本計算によって粒子(粉体)層内の気流と粒子の速度分布ならびに気流の圧力分布等も明らかになった。またフラッシング発生時に開口部から噴出する粉体の流量が脈動するのは、開口部出口近傍におけるアーチの形成と崩壊の繰り返しによるものであることが数値的にも確かめられた。

This study was developed in 2011 to analyze the numerical value of the particle size distribution phenomenon and calculate the numerical value of the particle size distribution phenomenon. The discrete element method is used to solve Lagrangian equations of motion and Navier-Stokes equations of motion. The interaction between particles and flow and the relative motion of the particles are considered. As a result, the phenomenon of powder segregation is changed from initial porosity to high porosity, particle densification to low porosity, particle population fluidization to stop porosity, etc. The particle size is small, the force between particles is large, the friction force between particles is small, and the phenomenon of particle size is generated. The results of the study were consistent with those of the study. The calculation of numerical values is difficult to know, and the calculation of the internal state of the instantaneous particle (powder) layer is possible. The calculation of numerical values is easy to understand, such as the gas flow in the particle (powder) layer, the velocity distribution of particles, and the pressure distribution of gas flow. The powder flow rate from the opening to the outlet is pulsated, and the powder flow rate from the opening to the outlet is pulsated.