粉体および粒子-流体混相流シミュレーションの基礎

粉体や混相流の分野において計算機による現象予測技術は強く望まれ、最近はその進化には目を見張るものがあります。流動現象のシミュレーションは全て力学モデルに基づきます。多様な公理や公式をバラバラに学ぶと複雑さに混乱し、その結果、多くの人たちは数式表現に対して苦手意識をもちます。特に粉体や混相流のように複雑現象とみなされている分野ではその傾向が強くなります。しかし、体系を整理した形で学べば関連ないように見える多くの数式表現がワンパターンで、意外に単純であることがわかります。 　本講義では、始めて粉体や混相流に接する人をも対象にしますが、レベルを下げる気はありません。どの程度その目的が達成するかは講演者にとってもチャレンジです。講演時間の制限もあり、各種メデイアに氾濫している応用例については、述べる予定はありません。数値計算のアルゴリズムの説明も省きます。あくまでも基本原理を重視した内容にします。

1. : 分類
   1. 混相流の特徴
   2. 粒子間相互作用に基づく流れの分類
      • 無衝突
      • 衝突支配
      • 接触支配
   3. 計算モデルの分類
      • 連続体モデル (二流体モデル)
      • 離散粒子モデル (粒子追跡型モデル)
      • DNS
2. 粒子・流体間相互作用 (移動現象) I
   1. 運動量移動
      • 抵抗係数
      • 粒子運動方程式
   2. エネルギ移動
      • ヌッセルト数
   3. 物質移動
      • シャーウッド数
3. 粒子間相互作用 (衝突。接触)
   1. 剛体球モデル (粒子・壁 粒子・粒子)
      • 非球形モデル
      • 衝突判定
   2. 弾性球モデル (DEM)
   3. CFD-DEM
4. 粒子・流体間相互作用 II
   1. 流体力学
      • 理論的アプローチ
      • 経験的アプローチ
   2. 基礎方程式 (連続の式、ナビエ・ストークス式) の誘導 (単相流から混相流)
   3. 混相流基礎方程式の重み関数に基づく空間平均化
      • 局所平均
• 質疑応答