定常的機械刺激が誘起する粉粒体の相分離ダイナミクス

稳定机械刺激引起的粉末和颗粒材料的相分离动力学

• 批准号: 23740295
• 负责人: 稲垣 紫緒
• 金额: $ 1.75万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23740295/
• 关键词: 非平衡・非線形物理学; 非平衡散逸系; 粉粒体物理学

大きさや形の異なる複数の種類の粉粒体を容器に入れ、機械的刺激によって擾乱を与えた際に誘起される分離現象(segregation)の時空間ダイナミクスについて実験と理論の両面から研究を行う。定常的機械刺激のもとで、粒子のサイズが10^-6~l0^-2[m]の間で変化すると、どのように相分離ダイナミクスが変わるのかを系統的に調べる。そのことにより、kBTの熱揺らぎのもとでの相転移や相分離現象との共通点と相違点を明確することが本研究の中心的な課題である。水平に置いた円筒容器に大きさや形の異なる2種類の粒子を封入して回転させると、粒子の分離現象が観察される。この分離パターンの時空間ダイナミクスについて、実験と理論の両面から研究を行った。実験については、円筒容器を開閉式にし、サイズ分離した状態で容器を開けて粉体媒質の内部の分離の様子を直接観察できるようにする。軸周りの回転によって粒子は駆動されているが、軸に平行な向きへの自発的な流れがどのように誘起されるのかについて、特に着目して調べる。これまでの研究で、粉体媒質が円筒の内壁から受けるずり応力が、軸方向の対流に重要であることが示唆される結果を得ており、円筒内部のずり応力のかかり方を変えることによって、粉粒体の分離現象のメカニズムを究明していく。その結果、予期した以上の成果が得られた。粉体媒質への新たなずり応力の与え方として、円筒の内側と外側からずりを与えるために、円筒容器を二重にして実験を行った。これまでの研究で、一重円筒の容器に2種類の粉粒体をほぼ完全に充填させて回転させた場合には、バンドが進行波として現れることが観察されていたが、今回は2重円筒の間にほぼ完全に粒子を充填して容器を回転させ、バンドが定常的に振動する時空間ダイナミクスを得るのに成功した。このような振動解は、回転ドラム系に限らず、粉粒体の分離現象において新規の発見であり、どのような条件で振動が起こるのか、今後さらに詳細を調べる予定である。

A large number of different types of powder particles are introduced into the container, mechanical stimulation is disturbed, and the separation phenomenon is induced. Steady mechanical stimulation, particle size from 10^-6 to 10 ^-2[m], phase separation from the system. The central topic of this study is the phase shift and phase separation phenomena of kBT. Two kinds of particles are enclosed in the horizontal cylindrical container, and the separation phenomenon of particles is observed. This separation is a matter of time and space, and research is carried out from the perspective of reality and theory. In the case of open and closed cylindrical containers, the separation state of the container and the separation of the particles inside the powder medium can be directly observed. The particles in the axial circle move backward and backward, and the axial parallel direction moves backward and backward. The flow of particles in the axial circle induces the movement of particles. This study shows that the inner wall of the cylinder is affected by the internal force of the powder medium, and the axial direction of the flow is important. The above results are expected to be achieved. The new power of the powder medium is different from that of the inside and outside of the cylinder, and the cylinder container is different from that of the outside. This study was successful in the case of complete filling of two kinds of particles in a single cylinder, and in the case of complete filling of two kinds of particles in a single cylinder, and in the case of complete filling of two kinds of particles in a single cylinder, and in the case of steady vibration of two kinds of particles in a single cylinder. The vibration solution, the return system, the separation phenomenon of powder particles, the new rules, the conditions, the vibration, the future, the detailed adjustment, the predetermined conditions.

项目成果

振動場が誘起する水平面内の回転運動に関する数理モデル

振动场引起的水平面旋转运动的数学模型

• 发表时间: 2012
• 作者: 塩田大幸;片岡龍峰;三好由純;垰千尋;稲垣紫緒
• 通讯作者: 稲垣紫緒

振動場における物体の運動モード分岐に関するモデル

振动场中物体运动模式的分叉模型

• 发表时间: 2011
• 作者: 垰千尋;篠原育;塩田大幸;片岡龍峰;三好由純;徳丸宗利;稲垣紫緒
• 通讯作者: 稲垣紫緒

Playing with sands : segregation induced by mechanical agitation

玩沙子：机械搅拌引起的分离

• 发表时间: 2011
• 作者: S.Inagaki;K.Yoshikawa
• 通讯作者: K.Yoshikawa

Protocol dependence of mechanical properties in granular systems

颗粒系统中机械性能的协议依赖性

• DOI: 10.1140/epje/i2011-11124-6
• 发表时间: 2011
• 期刊: The European Physical Journal E
• 作者: Shio Inagaki;Michio Otuski;and Shin-ichi Sasa
• 通讯作者: and Shin-ichi Sasa