D. S. M. C. 法による乱流流動層中の気流と粒子の運動の数値シミュレーション Numerical Simulation of Air and Particle Motions in Turbulent Fluidized Bed Using D. S. M. C. Method

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抄録

粒子には標本粒子を取り扱うことによって多数の粒子を統計的に処理できる Direct Simulation of Monte Carlo Methodを適用することにより微小粒子 (310μm) からなる3次元乱流流動層の数値シミュレーションを行った.粒子衝突にはhard sphereモデルを用い, 局所平均化されたNavier-Stokes式と並進, 回転, 衝突, 抗力, 揚力を考慮したLagrangian形の運動方程式を基礎とし, これらの式を全て連立して解くことにより3次元乱流流動層中の気流と粒子の運動を求めた.また同一条件で行った実験の結果と比較することにより, 計算モデルの正しさを検討した.その結果, 次のような事柄が明らかになった.D.S.M.C.法によって微小粒子からなる乱流流動層中の粒子と気流の運動を正確に求めることができる.すなわち, 濃厚粒子群からなるクラスターの形成, それらの形状, 成長と崩壊等を表現することが可能である.乱流流動層のように粒子と気流が激しく相互干渉すると, 如何に相互の乱流状態が高められるかを定量的に表すことができた.

Air and particle motions in a three-dimensional turbulent fluidized bed which contains more than 24 million small particles (<I>D<SUB>p</SUB></I>= 310 μm) are numerically simulated. In this study, a stochastic scheme based on Direct Simulation of the Monte Carlo (D. S. M. C.) method was introduced into the calculation of particle collisions in order to treat a large number of particles. The locally averaged three-dimensional Navier-Stokes equations and Lagrangian type particle motion equations, where the drag and lift forces acting on particles, the collisions between particles and the mutual interactions between air and particles are taken into account, was simultaneously solved. Collisions between particles were calculated by using the hard sphere model (this means that a collision occurs between only two particles). Calculated results using D. S. M. C. method are in fairly good agreement with the experimental results of flow visualizations and air and particle turbulent characteristics. Calculated results described the formation of particle clusters well. Both calculated and experimental results quantitatively showed that turbulent motions of air and particles in a fluidized bed are remarkably enhanced by their mutual interactions.

収録刊行物

  • 化学工学論文集  

    化学工学論文集 23(6), 811-819, 1997-11-20 

    The Society of Chemical Engineers, Japan

参考文献:  20件

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被引用文献:  2件

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10002768295
  • NII書誌ID(NCID)
    AN00037234
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    0386216X
  • NDL 記事登録ID
    4334853
  • NDL 雑誌分類
    ZP5(科学技術--化学・化学工業--化学工学)
  • NDL 請求記号
    Z17-725
  • データ提供元
    CJP書誌  CJP引用  NDL  J-STAGE 
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