Development of New Simulation Methods for Granular Materials

颗粒材料新模拟方法的开发

• 批准号: 11650787
• 负责人: HIDAKA Jusuke
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: DOSHISHA UNIVERSITY
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11650787/
• 关键词: Particle element method; Particle shape; Electro photography; Powder automaton; Automaton rule; Smoothed particle; Powder compact; Electro magnetic field; 電磁場; 現像挙動; 磁気ブラシ; 紛体オートマン; オートマンルール; 打錠; 結晶性セルロース; 2成分現象剤; 電子写真; セルラオートマトン; 磁気的相互作

Particle element method, which the motion of individual constituent particle is tracked on the basis of the equation of motion, has been widely used to the simulations for flow behavior of granular materials. The simulation method has two basic problems; it is not possible to examine the effect of particle shape on powder phenomena because of spherical element and to apply the method to simulation of actual granular flows in powder industrial equipment concerning with a large number of particles.In this study, we proposed a method for taking the effect of the particle shape into consideration. For dilute flowing powders the method using the representation of particle shape based on Fourier analysis is developed, and for flow behavior of concentrated powder flows, the shape is represented by combining of some spherical elements.To solve the other problem, we developed new simulation methods; smoothed particle element method based on continuum mechanics and powder automaton simulation method. Both new methods are applied to the simulation for flow behavior of particles in gravity or vibration field and the reliability of the simulation is confirmed by comparison with experimental results.

颗粒元法是在运动方程的基础上跟踪单个组成颗粒的运动，已广泛应用于颗粒材料流动特性的模拟。仿真方法有两个基本问题；由于球形元的存在，无法检验颗粒形状对粉末现象的影响，也无法将该方法应用于涉及大量颗粒的粉末工业设备中实际颗粒流动的模拟。在本研究中，我们提出了一种考虑颗粒形状影响的方法。针对稀粉流动，提出了基于傅里叶分析的颗粒形状表示方法；针对浓粉流动，提出了颗粒形状由若干球面元组合表示的方法。为了解决其他问题，我们开发了新的仿真方法；基于连续介质力学的光滑颗粒元方法和粉末自动机仿真方法。将这两种方法分别应用于重力场和振动场中颗粒流动特性的模拟，并与实验结果进行了对比，验证了模拟的可靠性。

项目成果

石川 敏: "試験用ふるいの分離特性に及ぼす目開き分布の影響"化学工学論文集. 28. 82-87 (2002)

Satoshi Ishikawa：“筛孔尺寸分布对测试筛分离特性的影响”化学工程杂志 28. 82-87 (2002)。

A.Shimosaka: "Estimation of the Sieving Rate of Powders using Computer Simulation"Advanced Powder Technology. Vol.11,No.4. 487-502 (2000)

A.Shimosaka：“使用计算机模拟估计粉末的筛分率”先进的粉末技术。

A. Shimosaka: "Estimation of the Sieving Rate of Powders Using Computer Simulation"Advanced Powder Technol.. 11 (4). 487-502 (2000)

A. Shimosaka：“利用计算机模拟估计粉末的筛分率”Advanced Powder Technol.. 11 (4)。

日高重助: "電子写真システムにおける二成分現象剤流動挙動のシミュレーション"粉体工学会誌. 37巻9号. 672-679 (2000)

Jusuke Hidaka：“电子照相系统中双组分试剂流动行为的模拟”粉末技术学会杂志，第 37 卷，第 9 期。672-679（2000 年）。

下坂厚子: "応力特異性を考慮した粉体圧縮成形体内応力分布の推算"化学工学論文集. 26巻1号. 23-30 (2000)

Atsuko Shimosaka：“考虑应力特异性的粉末压缩成型体中的应力分布的估计”《化学工程杂志》，第 26 卷，第 1. 23-30 期（2000 年）。