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: 12J40224
• 负责人: 稲垣 紫緒
• 金额: $ 2.53万
• 依托单位: Chiba University (2013-2014)The University of Tokyo (2012)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J40224/
• 关键词: 非平衡・・非線形物理学; 非平衡散逸系; 粉粒体物理学; 非平衡・非線形物理学

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。これまでは、円筒容器内に二種類の粒子を封入し、水平に設置して回転させることで粒子の分離現象を観察した。充填率と回転速度に依存して、粒子が分離して形成するバンドのパターンダイナミクスが複数現れることが分かった。この結果は2015年1月にPhysical Review Eに論文が受理されている。現在は、どのような粒子の組み合わせの時に分離現象がみられるか、明確な条件は明らかになっていない。粒子が分離する条件を定量的に評価するために、準2次元的な砂山の内部に分離した粒子の層が形成される現象における分離パターンと回転ドラムにおける分離の有無の対応関係について、実験を行っている。このほか、鉛直加振する板の上に対掌性のある物体を置いた時の二次元的な運動モードについて、京都大学博士課程2年の久保善嗣氏と共同研究を行っており、今年度はそのモデル化において大きな進歩があった。対掌性のある物体は、棒の両端に円盤がついており、その円盤には穴があけられていて、重心が円の中心からずれるように設計されたダンベル粒子を用いている。鉛直方向に正弦波の振動を与えたときに、その加振強度によってダンベル粒子の重心運動がカオティックなモードから秩序的な回転運動に切り替わるのが観察されている。簡単な力学モデルを用いて、物体の両端についている粒子の運動方程式をたて、指向性のある運動モードの安定性について解析的な議論を行った。この現象は、等方的な励起に対して指向的な運動が実現されるという点で興味深いだけでなく、励起する方向に対して垂直な向きに粒子の運動が駆動されていることから、我々の回転ドラムの系と共通する非平衡散逸系特有のメカニズムがあると期待される。

Big き さ の や form different な る plural の kinds の powder granule を container に into れ, mechanical stimulus に よ っ て disrupt を and え た interstate に induced さ れ る separation phenomenon when の space ダ イ ナ ミ ク ス に つ い て, be 験 と theory の struck surface か ら を line っ た. こ れ ま で は, has drifted back towards &yen; cylinder container に two kinds の particle を し sealed, horizontal に set し て back planning さ せ る こ と の で particle separation phenomenon を 観 examine し た. Planning speed に と back filling rate dependent し て, particle separation が し て form す る バ ン ド の パ タ ー ン ダ イ ナ ミ ク ス が plural now れ る こ と が points か っ た. <s:1> result January 2015 にPhysical Review Eに paper が accepted されて る る Now は, ど の よ う な particle group の み close わ せ の に separation phenomenon が み ら れ る か, clear な conditions は Ming ら か に な っ て い な い. Particle separation が す る conditions を に of quantitative evaluation of 価 す る た め に, quasi two dimensional な sand mountain の internal に separation し が の た particle layer to form さ れ る phenomenon に お け る separation パ タ ー ン と back planning ド ラ ム に お け る separation の presence of の 応 seaborne masato is に つ い て, be 験 を line っ て い る. こ の ほ か, vertical vibration す の る plate に palm sex seaborne の あ る object を buy い た の when secondary yuan な movement モ ー ド に つ い て doctoral programs, Kyoto university 2 years の kubo good heir's と joint research line を っ て お り, our は そ の モ デ ル change に お い て big き な into step が あ っ た. Palm sex seaborne の あ は る objects, great の struck end に has drifted back towards &yen; disk が つ い て お り, そ の has drifted back towards &yen; disk に は den が あ け ら れ て い て, center of gravity が has drifted back towards &yen; の center か ら ず れ る よ う に design さ れ た ダ ン ベ を ル particles with い て い る. Straight direction を の に sine wave vibration and え た と き に, そ の vibration strength に よ っ て ダ ン ベ ル particle の focus movement が カ オ テ ィ ッ ク な モ ー ド か ら order な planning movement に り cutting back for わ る の が 観 examine さ れ て い る. Jane 単 な mechanics モ デ ル を with い の て, object struck end に つ い て い の る particles motion equation を た て, directivity の あ る movement モ ー ド の stability に つ い analytical line な of を っ て た. は こ の phenomenon, such as party な wound up に し seaborne て pointing な movement が be presently さ れ る と い う point で tumblers deep い だ け で な く, excitation す る direction に し seaborne て vertical な to き に particles moving の が 駆 dynamic さ れ て い る こ と か ら, I 々 の back planning ド ラ ム の is common と す る non-equilibrium dissipation system characteristic の メ カ ニ ズ ム が あ る と expect さ れ る.

项目成果

Dynamic phase segregation in a co-axial rotating cylinder

同轴旋转圆筒中的动态相分离

• 发表时间: 2013
• 作者: 篠崎由紀子;平舘俊太郎;牧野知之;中島(神戸)敏明;北本宏子;稲垣 紫緒
• 通讯作者: 稲垣 紫緒

Steadily oscillating axial bands of binary granules in a nearly filled coaxial cylinder

在几乎充满的同轴圆柱体中稳定振荡的二元颗粒轴向带

• DOI: 10.1103/physreve.91.010201
• 发表时间: 2015
• 期刊: Physical Review E
• 影响因子: 2.4
• 作者: Shio Inagaki;Hiroyuki Ebata;and Kenichi Yoshikawa
• 通讯作者: and Kenichi Yoshikawa

粉粒体の相分離ダイナミクス : 回転二重円筒にみられる動的パターン

颗粒材料的相分离动力学：在旋转双圆筒中观察到的动态模式

• 发表时间: 2013
• 作者: 篠崎由紀子;平舘俊太郎;牧野知之;中島(神戸)敏明;北本宏子;稲垣 紫緒;稲垣 紫緒
• 通讯作者: 稲垣 紫緒

回転二重円筒での混合粉粒体のモード分岐 : 単調緩和から進行波、自律振動へ

旋转双圆筒中混合粉末和颗粒材料的模式分岔：从单调弛豫到行波和自主振荡

• 发表时间: 2014
• 作者: Shio Inagaki;Hiroyuki Ebata;and Kenichi Yoshikawa;稲垣 紫緒
• 通讯作者: 稲垣 紫緒

回転する二重円筒系での粉粒体の自発的分離の時空間パターン

旋转双圆柱系统中粉末和颗粒自发分离的时空模式

• 发表时间: 2012
• 作者: 篠崎由紀子;平舘俊太郎;牧野知之;中島(神戸)敏明;北本宏子;稲垣 紫緒;稲垣 紫緒;稲垣 紫緒
• 通讯作者: 稲垣 紫緒