Theoretical and simulation studies of dynamics of granular rods based on collision statistics

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衝突の統計に基づいて，棒状粉体により構成される流体のタイナミクスを理論的に記述することを目指している.２０２２年度は単純な系として，散逸がない球状粒子・棒状粒子の運動のシミュレーション・理論解析を実施した．以下の解析において，２０２１年度，２０２２年度に購入したワークステーションを用いた．２０２１年度に見出した，球状粒子がある条件下において非ガウスな通常拡散を示す現象に対して理論的な解釈を与えた．すなわち，ある条件下において，球状粒子の速度の方向と速さが変化する時間スケールに隔たりが生じる状況があり，この時間スケールの分離が拡散性の揺らぎを発現していることを見出した．併せて，障害物とその中を運動する球状粒子により構成されるLorentz気体と呼ばれる理論モデルに基づいて，発見した揺らぐ拡散性の理論解析を実施した．２０２１年度に解析した，棒状粒子の拡散性が周囲流体の密度の増大に伴って上昇する現象を理解するために，棒状粒子の衝突統計を理論的に導出して動的Monte Carlo法と呼ばれる確率的シミュレーションアルゴリズムを構築した．このシミュレーションを用いて，棒状粒子の重心拡散係数・回転拡散係数，軌跡等を詳細に解析した結果，棒状粒子の拡散性の上昇は棒状粒子と周囲流体粒子の衝突頻度と平均の速度・角速度だけで説明できることが分かった．これらの結果をまとめて 論文を国際誌に4本投稿し，内2本は既に受理された.学会発表は国際学会2件と国内学会を5件実施した．国際学会2件と国内学会３件で発表賞を頂いた.併せて上記の結果について，２０２３年度の国際学会２件で発表予定（受理済み）である．