容器内粒状体の自己組織的臨界状態と自動給餌器への応用
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概要
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We have measured the distribution of avalanches using the porous dry grains for animal food (diameter 9mm, weight 300mg). As an effect of the high coefficient of surface friction, the pile of this grain on a flat platform (diameter 200mm) shows the power-law distribution of avalanches with critical exponent 3.0 which is larger than the value 2.2-2.5 reported for pile of sand, glass beads or plastic beads. Secondly the grains are kept in a container with an outlet (area 900mm2) at the base of side wall. A cavity is formed inside the outlet by the arching effect of frictional particles which are supported one another by mutually acting balanced forces. Disturbing this system by the small and constant impact from a pendulum on the outer side wall, this cavity either grows by small falls of grains or contracts by a large collapse and these grains are dropped out of the container. We have measured the number of particles falling off the container after each impact and obtained a power-law distribution with critical exponent 1.5. This indicates that the volume fluctuations of the cavity also obey the power-law distribution. Behind the cavity collapses, the internal avalanches of grain displacement will be generated, creating local voids by arching effect. Therefore our result will be an observation of self-organized criticality in the system of granular materials packed in a container. An application of these phenomena for the automatic feeder is presented in attention with the accuracy of feeding quantity.
- 宇部工業高等専門学校の論文
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