流れる粉体

Abstract

本稿では、粉体の流れと、その連続体記述を中心に紹介する。粉体は巨視的な大きさを持つ粒子の集まりであり、粒子の持つ運動エネルギーはいずれ熱に散逸されてしまう。従って、粉体流を維持するには外部からのエネルギーの流入が必要であり、流入と散逸のバランスによって様々な振る舞いが見られる。まず最初に、流入エネルギーが大きく、二体衝突が主な相互作用となる流れと、流入エネルギーが小さく、長時間の接触がおこる流れの違いについて、粒子が硬い極限の振る舞いを参照しながら考える。次に、衝突が支配的な流れについて、非弾性剛体球の運動論に基づいた流体モデルによる解析を紹介する。最後に、高密度な粉体流について広くなりたつことが知られている、せん断応力が速度勾配の二乗に比例するという「バグノルド則」に触れ、関係する知見を紹介する。