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粉体系の不可逆な偏析現象と非平衡定常状態における揺らぎの実験的研究

粉体体系不可逆偏析现象及非平衡稳态波动的实验研究

基本信息

批准号：
06J09777
负责人：
下川倫子
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J09777/
关键词：
粉体揺らぎフラクタル粉体の偏析現象 Jamming Transition なだれ安息角

项目摘要

本年度は研究課題のキーワードにある「粉体の揺らぎ」に焦点を当て、実験を行った。粉体は粉、粒はもちろん、コロイド、磁性流体もその対象である。1、2年目は粉体の代表例であるガラスビーズ、砂糖を使った実験を行った。本年度は特殊な粉体であるコロイド溶液を用い、重力不安定な条件の下、発生する揺らぎが作る構造について調べた。その結果、コーヒーが牛乳界面に作る新しいフラクタルパターンを発見した。コロイド溶液として、身近にある密度の大きいコーヒーと密度の小さい牛乳を用いた。実験方法は、円形容器に牛乳を入れ、放置した後、静止した牛乳表面の中央に0.2mlのコーヒーの滴を静かに置くというものである。初期条件で軽い牛乳の上に重いコーヒーを載せているので、初期的に重力不安定な状態を作っている。そのため、牛乳とコーヒー滴の界面で揺らぎが発生する。実験から得られた主な結果は以下の2つである。(1)コーヒー滴を牛乳界面に置くと、滴は表面に沿って拡がり、約70秒後、表面パターンが観察された。画像処理で画像を2値化し、密度相関関数法とボックスカウント法を用いてフラクタル解析を行った結果、べき乗則に従うフラクタルパターンと判明した。フラクタル次元はコーヒー密度に依存せず、表面パターンが消滅する約400秒後まで、一定値1.88±0.06を示した。磁性流体の滴を用いて同様の実験を行い、コーヒーのパターンと一致するフラクタル次元1.88±0.04を得た。(2)コーヒーのフラクタルパターンは、密度の大きい表面のコーヒーが鉛直方向に沈み、埋めつくされた空間から面要素がぬけることで形成される。そのため、無限時間の極限でパターン面積は0に収束する。この消滅的性質は数学モデルのシェルピンスキーカーペットと共通している。このモデルの面積が指数関数的に減少することにヒントを得て、コーヒーパターンの輝度を測定し、パターン密度の時間変化を求めた。パターン密度は指数関数的に減少し、その時定数は70秒であり、前に述べたフラクタル解析が可能となる約70秒と一致した。

This year, the focus of the research topic "Powder Science and Technology" has been focused and implemented. Powders, particles, magnetic fluids 1, 2 years ago, the representative example of powder was produced. This year, special powders are used in solutions, under conditions of gravity instability, and under structural conditions. As a result, the new information on the milk interface is available. Use kosher solution and milk with high density and low density close to you. The method is to put the milk into the container, put it in the container, put it in the container. The initial conditions are: milk, weight, gravity, instability, etc. The interface between the milk and the water is very smooth. The result of this is that the following two things happen. (1)The surface of the water drops along the surface of the water. After about 70 seconds, the surface drops along the surface of the water. Image processing: Image processing The density of the surface depends on the surface. After about 400 seconds, the constant value is 1.88±0.06. The magnetic fluid drops in the same way, and the magnetic fluid drops in the same way. (2)The vertical direction of the surface. The limit of infinite time is zero. The nature of this elimination is mathematical. For example, the area of the object is reduced exponentially, the luminance of the object is measured, and the density of the object is calculated. The number of times the density of the index decreases is about 70 seconds, and the previous analysis is about 70 seconds

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Spontaneous formation of dual stratification patterns in a large quasi-two-dimensional sand pile

大型准二维砂堆中双分层模式的自发形成

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
Physical Review E 77
影响因子：
0
作者：
M. Shimokawa;S. Ohta;下川倫子;Michiko Shimokawa and Shonosuke Ohta
通讯作者：
Michiko Shimokawa and Shonosuke Ohta

Dual stratification of a sand pile formed by trapped kink

由截留扭结形成的沙堆的双重分层

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
Physics Letters A 366
影响因子：
0
作者：
M. Shimokawa;S. Ohta;下川倫子;Michiko Shimokawa and Shonosuke Ohta;Michiko Shimokawa and Shonosuke Ohta
通讯作者：
Michiko Shimokawa and Shonosuke Ohta

コーヒー滴がつくる消滅フラクタル

咖啡滴产生的消失分形