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New frontiers in discontinuum mechanics model: coarse-grained DEM for powder systems

不连续介质力学模型的新前沿：粉末系统的粗粒 DEM

基本信息

批准号：
21K19760
负责人：
酒井幹夫
金额：
$ 3.99万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

工業製品の多くは、原料、中間体、または最終製品のいずれかにおいて粉体として取り扱われる。不連続体である粉体の数値シミュレーションは、その支配方程式が確立していないため、個々の固体粒子の挙動をラグランジュ的手法により模擬するDiscrete Element Method（DEM）が使用されている。DEMシミュレーションにおける計算粒子数は、最新の計算機（１台）であっても数百万個程度（スプーン数杯分の粉砂糖の粒子数）であり、計算粒子数が実質的に制限されている。このような計算粒子数の制限に関する問題を解決するために、研究代表者はDEM粗視化モデルを開発した。本研究では、DEM粗視化モデルの応用範囲を広げるための研究に取り組む。本年度は、接触力のエネルギー消散の改良に関するモデル化に取り組み、粉体流動試験の体系において数値シミュレーションによる妥当性確認を行った。接触力のエネルギー消散を改良したDEM粗視化モデルが、実際の粉体の挙動を模擬できることをした。上記のDEM粗視化モデルの高度化に関する研究の他に、固気液三相流体系においてDEM粗視化モデルが応用できることを示した。その際、空隙率とComputational Fluid Dynamics（CFD）の計算格子を別々に設定し、CFDの格子サイズを空隙率の格子サイズよりも細かく生成するRefined Gridモデルが有効であることを示した。また、DEM粗視化モデルの妥当性確認において固有直交分解が有効であることも示した。以上のように、DEM粗視化モデルについて、要素モデルの開発、妥当性確認手法の開発および応用研究に取り組んた。

Industrial products are mostly くわれる, raw materials, intermediates, また, and final products. They are <s:1> ずれにおにおて and て powders. Youdaoplaceholder5 and て are taken as <s:1> and われる. Don't even 続で body ある powder の the numerical シミュレーションは, その govern equations が establish していないため, a 々の solid particle の挙 dynamic をラグランジュ gimmick により simulation する Discrete 'Element Method (DEM) が use されている. DEM シミュレーションにおける calculation of particle は, latest の computer (1) であっても millions of degree (スプーン several cup sugar のの powder particle count) であり, calculation of particle が limitations to be qualitative にされている. The <s:1> limit for calculating the number of particles に is related to the する problem を solved するために, and the representative of the research is the <s:1> DEM coarse-visualization モデを development of たた. In this study, でで, DEM coarse-visualization モデモデ囲を応応, fan 囲を and fan げるため were used to study に and take the で group む. は this year, the contact force のエネルギー dissipate の improved に masato するモデルに take みり group and powder flow test system of のにおいて the numerical シミュレーションによる justice confirmed を line った. Contact force のエネルギー dissipate を improved した DEM coarse visualization モデルが, be interstate の powder の挙 dynamic を simulation できることをした. Written の DEM coarse visualization モデルのに empirically masato する study の he に liquid and solid 気 three-phase flow system において DEM coarse visualization モデルが応 with できることを shown した. その interstate, void fraction と Computational Fluid Dynamics (CFD) の computing Grid を don't 々に set し, CFD の Grid サイズを voids の Grid サイズよりも fine かく generated する Refined Grid モデルが have sharper であることを shown した. Youdaoplaceholder0, DEM coarseization モデ, <s:1> propriety confirmation におてて, intrinsic direct intersection decomposition が is effective であるであるとたたたたたたたたたたたたたたたたたたたたた that たたたた that たた that たた that にお Above のように, DEM coarse visualization モデルについて, element モデルの open 発, justice verification technique の発および応に with research group take りんた.