穀類乾燥機最適設計のための穀粒ダイナミックスの研究

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穀類乾燥機をコンピュータ・シミュレーションによって最適設計をするための穀粒ダイナミックス、すなわち、穀粒および乾燥空気の流動の研究であり、新しい学問分野の構築である。本研究は2次元空間における穀粒ダイナミックスの理論およびシミュレーションの確立である。本年度は並流型循環式乾燥機のモデルを作製し、空気流動特性を実験的に明らかにして、さらに有限要素法(ガレァーキン法)によるシミュレーションを行い、実験結果とよい一致を見た。実験装置は、容量45cm×45cm×高さ100cmで、風は上部吐出ダクトから下部排出ダクトに、圧送ブロアおよび吸引ブロアによって流れる。正面のアクリル板に175個の細孔をあけて、デジタルマノメータで静圧を測定し、この測定結果から2次元の等圧曲線を求めた。流線の方向は、等圧曲線に直交するものとし、速度の大きさは圧力損失から逆算した。また、流線をコンゴレッド・アンモニア法で可視化計測した。これは、上記等圧線から求めた流線ベクトルと一致していた。さらに、実験と同じ境界条件を与え、有限要素法を使ったコンピュータ・シミュレーションで、等圧線及び流線ベクトルをて計算し、実験結果から求めた等圧線および流線ベクトルともコンゴレッド・アンモニア法で計測した流線とも一致していることが確認された。本研究ではこの他に、穀粒ダイナミックスの一分野として、インペラ式籾すり機中の籾の流動を計算によって明らかにするための、籾粒の運動方程式が得られた。現在、この解を数値計算で求めることを試みている。