底面ノズルによる3次元流動層の数値シミュレーションと実験的検証

概要

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離散要素法よりは多くの粒子を計算できる hard sphere モデルを用いて, 底面の十箇所のノズルから空気が噴出する3次元流動層の数値シミュレーションを行った.本計算では約 3.3 × 10<SUP>5</SUP> 個の粒子を計算している.また, 気流の流れ場は Navier-Stoke 式と連続の式を連立させて Eulerian 的に解き, さらに粒子軌跡は Lagrangian 形の運動方程式より求め, 両者の相互作用を考慮しながら計算を行った.また, 数値計算の妥当性を検証するため全く同一の条件で行った実験結果と比較した.流動層中の気流速度は, 粒子濃度が非常に薄い所に限られるが, レーザードップラー流速計 (LDA) により測定し, 粒子速度はビデオカメラにより撮影し求めている.その結果, 実際に出現する大規模不安定流れを計算結果はよく表現しており, この方法でそれらを予測することがほぼ可能であることがわかった.また計算結果は平均速度分布等の通常の実験結果を, 多体接触が支配的なほど粒子濃度が濃い所を除けば, 表現可能であることがわかった.本研究によってまず現実の流動層の数値シミュレーションへの橋頭堡を築くことが出来たと考えられる.
社団法人化学工学会の論文
1996-01-20