自由落下粒子群の速度特性に関する研究

摘要

重力下でホッパーから自由落下する粒子群の流れは様々な粉体操作で広範囲に用いられている．この流れ場では，粒子群の落下運動で誘起された空気流や粒子間衝突などの影響によって，粒子群の落下速度が単一粒子の落下速度と異なることが明らかとなっている．この流れ場は，管壁などの拘束がなく，粒子群とこれに誘起される気流のみで形成されることから，固気両相の相互作用によるメゾスケール構造を知る上で非常に興味深い現象である．著者らは，比較的大きな粒子径を対象とした研究から，粒子群の落下速度が単一粒子の落下速度と比較して大きくなることや粒子群の速度分布などを明らかにし，また，粒子群の落下速度に及ぼす粒子物性の影響などを調査してきた．しかしながら，一般に工業界で取り扱いが困難とされる微粒子群の落下挙動やその特性に関する研究はほとhど行われていない．そこで，本研究では，平均粒子直径が約58μmのガラスビーズの粒子群の平均速度や変動速度特性を実験的に調査する．また，平均粒子直径が約454μm と約207μm のガラスビーズに対する実験結果と比較した．さらに，自由落下中の粒子群の流動構造の変化についても報告する．