固体粒子の流れを数値解析する手法として，離散要素法（DEM：Discrete Element Method）が広く用いられている。DEMは粒子間の接触力をバネとダッシュポットでモデル化して与えるものであるが，流体力や付着力などの付加的な力についても，モデル化して与えさえすれば，容易にそれらを考慮した数値解析手法に拡張できる。また，CFD（Computational Fluid Dynamics）の手法とカップリングさせることで，流動層などの粒子系混相流の数値解析にも拡張されている。
流動層では，造粒やコーティングのプロセスにおいて，液を添加することがある。また，最近になって，数mm程度の粗大粒子からなる流動層に少量の液体を加えることで，粒子運動が著しく促進される現象が報告されている。これは未知の物理現象という点で興味深いだけでなく，流動層装置稼働時の省動力化などの実用的な課題とも直結する。
流動層内の粒子流動は高濃度かつ高速の現象であるため，そのメカニズムの詳細を実験で調べることには限界がある。したがって，そのメカニズムの解明には，DEM-CFDシミュレーションが有力なツールとなり得る。DEMに液架橋の影響を考慮したモデルはすでに考案されているが，液を粒子層内に均一分散させ，定常状態を扱ったものが多く，液の輸送をモデル化したものは報告例が少ない。
本研究では，液添加時の粒子流動メカニズム解明のための数値解析手法の確立を目指し，DEMに液輸送モデルを組み込むことを試みる。

カテゴリ: 物理
質問: 流動層内の粒子流動のメカニズムの詳細を実験で調べることに限界があるのはなぜですか。
回答: 流動層内の粒子流動は高濃度かつ高速の現象なので、実験でそのメカニズムの詳細を調査するのには限界があります。