非球形粒子集合体と流体の相互作用についての研究

抄録

流体中における粉粒体の挙動は，粒子の形状や粒径など個々の物性の違いにより大きく変化する．特に，非球形の粒子では，流体に対する配向によって作用する流体力が大きく変動し，集合体として特定の配向を優先的に取る現象や，自己組織化が生じることが報告されている．しかし，非球形粒子集合体と周囲流体との相互作用は極めて複雑であり，その現象解明は未だ不十分である．本研究では，こうした複雑な流体－粒子間相互作用を理解するために，Volume Penalisation（VP）法によるParticle Resolved Direct Numerical Simulation（PR-DNS）を，superquadric粒子に対して適用可能となるようモデルを開発する．さらに，当該PR-DNSモデルを用いて，粒子形状，配向，および充填構造の異なる粒子層を通過する流体の挙動を数値解析し，粒子に作用する流体抗力の特性を明らかにする．