2024/09/26 更新

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カワグチ トシヒロ
川口 寿裕
KAWAGUCHI,Toshihiro
所属
社会安全学部 教授
職名
教授
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学位

  • 博士(工学) ( 大阪大学 )

研究分野

  • 社会基盤(土木・建築・防災) / 社会システム工学  / 群集流

  • 社会基盤(土木・建築・防災) / 安全工学  / 群集流

所属学協会

論文

  • What is Needed for Fostering Future Leaders of Risk, Crisis, Disaster and Development Management (RCDDM) in Higher Education Institutions

    Denise Corsel, Nibedita S. Ray-Bennett, Hideyuki Shiroshita, Peter Jackson, Paul Reilly, Sarah Dixon, Emiko Kanoshima, Toshio Takatorige, Toshihiro Kawaguchi, Yoshinari Hayashi, Siqi Fu

    なにわ大阪研究   第5号, pp.17-44   2023年3月

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  • 歩道走行する自転車運転者の歩行者認識 査読

    川口寿裕, 世良司冴

    第28回交通流と自己駆動粒子系シンポジウム論文集   pp.17-20   2022年12月

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  • 電車の形状が乗客の降車時間に与える影響 査読

    嘉幡聰至, 川口寿裕

    第27回交通流と自己駆動粒子系シンポジウム論文集   2021年12月

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  • 周回方向制限による対面時間の削減効果について 査読

    川口寿裕

    第26回交通流と自己駆動粒子系シンポジウム論文集   31 - 34   2020年12月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語  

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  • 鉄道駅自動改札機配置設計の数値モデル 査読

    川口寿裕

    第25回交通流と自己駆動粒子系シンポジウム論文集   5 - 8   2019年12月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語  

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  • 歩きスマホの現状と衝突危険性の見積もり 査読

    川口寿裕

    第23回交通流と自己駆動粒子系シンポジウム論文集   99 - 102   2017年12月

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  • 車椅子利用者を含んだ群集の行動特性に関する実験および数値モデルの開発 査読

    舘沼春奈, 川口寿裕

    第22回交通流と自己駆動粒子系シンポジウム論文集   13 - 16   2016年12月

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  • 群集詰め込み時の圧縮力分布 査読

    川口寿裕

    第22回交通流と自己駆動粒子系シンポジウム論文集   99 - 12   2016年12月

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  • 群集の圧力と密度に関する数値実験 査読

    川口寿裕

    第21回交通流と自己駆動粒子系のシンポジウム論文集   63 - 66   2015年12月

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  • 出口退出過程の粒子シミュレーション 査読

    川口寿裕

    第20回交通流のシミュレーションシンポジウム論文集   83 - 86   2014年12月

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  • Discrete particle simulation for high-density crowd

    Toshihiro Kawaguchi

    CONFERENCE ON PEDESTRIAN AND EVACUATION DYNAMICS 2014 (PED 2014)   2   418 - 423   2014年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV  

    The present paper describes the discrete particle simulation of the evacuation dynamics. The inter-pedestrian forces are given by the discrete element method (DEM). The composite particle model is proposed to take into account the effect of the non-circular shape of pedestrians on the evacuation behavior. It has been indicated that the pedestrians can evacuate faster when an obstacle is placed at an appropriate position. The effect of the obstacle on the evacuation rate is also examined numerically in the present study. The proposed numerical model represents the positive and negative effects of the obstacle on the evacuation behavior qualitatively. (C) 2014 The Authors. Published by Elsevier B.V.

    DOI: 10.1016/j.trpro.2014.09.048

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  • DEM-CFD analysis of fluidization behavior of Geldart Group A particles using a dynamic adhesion force model 査読

    Tomonari Kobayashi, Toshitsugu Tanaka, Naoki Shimada, Toshihiro Kawaguchi

    POWDER TECHNOLOGY   248   143 - 152   2013年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV  

    A discrete particle model for flows of Group A particles in Geldart's classification is studied. In general, Group A particles are fine and light, so that the adhesion force has a strong effect on their fluidization behavior. Inter-particle adhesion force of Group A particle was measured first. Secondly, the DEM-CFD coupling simulation with the measured adhesion force was performed, and the simulated results were compared with the experimental data about a small-scale fluidized bed for verification of the simulation. It was found from the results that there were considerable differences between their flow patterns. In order to reveal the cause of the differences, the effect of the adhesion force in the contact force model was studied on the motion of a single particle colliding with a wall.
    From the analysis on the particle-wall collision process, it is found that the spring constant used in the DEM model has a large effect on the particle's sticking behavior on the wall. The dynamic adhesion force model is proposed based on the present analytical investigation, and it is found that the present model well expresses the effects of the adhesion force on the flow structure for the case of a small adhesion effect. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.powtec.2013.02.028

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  • 群集避難に関する粒子シミュレーション 査読

    川口寿裕, 清水貴史

    社会安全学研究   3   75 - 84   2013年3月

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  • 液中固体粒子挙動のDEM-MPS解析およびPTV計測 査読

    川口寿裕, 萩原健一郎, 乾真規, 辻拓也, 田中敏嗣

    日本機械学会誌(B編)   78 ( 786 )   276 - 290   2012年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1299/kikaib.78.276

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  • 歩行者流れへの離散要素法の適用(直線通路におけるレーン形成) 査読

    川口寿裕

    社会安全学研究   1 ( 1 )   3 - 11   2011年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:関西大学社会安全学部  

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  • 粒子振動層内対流挙動のMRI計測 査読

    川口寿裕, 藪野真大, 辻 裕

    日本機械学会論文集(B編)   77 ( 784 )   2227 - 2235   2011年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1299/kikaib.77.2227

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  • Relation between segregation patterns and granular flow modes in conical rotating drum 査読

    Hirotaka Yada, Toshihiro Kawaguchi, Toshitsugu Tanaka

    FLOW MEASUREMENT AND INSTRUMENTATION   21 ( 3 )   207 - 211   2010年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER SCI LTD  

    Generally, it is difficult to observe, without any disturbance, flow structures or velocities inside flows such as granular flows, particle-fluid flows and so on. It is effective to use a non-contact and non-destructive measurement method for such flows. In the present paper, an MRI (Magnetic Resonance Imaging) technique is employed to measure the motion and velocity inside the flows. MRI has been applied to granular flows since about 1990. Our group has studied the particle motion inside the rotating drum using MRI. The rotating drum is industrial equipment which is widely utilized in engineering processes. In the cylindrical rotating drum it is well-known that axial and/or radial segregation take place. In the present study, we use a conical rotating drum which is sometimes employed in the granulation process. The conical rotating drum is half-filled with a mixture of two different sizes of spherical particles. We varied the rotational speed. Then we investigated the effect of the rotational speed on the axial segregation pattern and observed the flow mode. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.flowmeasinst.2009.12.007

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  • J0502-2-2 高濃度固液混相流中の液体速度のMRI計測([J0502-2]混相流の多次元ビジュアリゼーション~流動場の光・電磁場・超音波センシング~(2))

    川口 寿裕, 御手洗 茂, 田中 敏嗣

    年次大会講演論文集   2010   131 - 132   2010年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

    It is difficult to apply optical techniques to the velocity measurement of the fluid-particle flows, especially when the volume fraction of particles becomes high, hi the present paper, the MRI (Magnetic Resonance Imaging) measurement is applied to dense liquid-particle flows. The velocity distribution of the liquid-particle flow is measured non-invasively by the phase method.

    DOI: 10.1299/jsmemecjo.2010.7.0_131

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  • 円錐台型回転ドラム内軸方向偏析パターンと流動モードの関係 査読

    川口寿裕, 矢田大貴, 田中敏嗣

    粉体工学会誌   46 ( 8 )   591 - 597   2009年8月

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  • 流動層内熱流動問題のDEM-CFD解析およびサーモグラフィ計測 査読

    櫻井拓也, 南智博, 川口寿裕, 辻拓也, 田中敏嗣, 辻裕

    日本機械学会論文集(B編)   75 ( 753 )   1041 - 1048   2009年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1299/kikaib.75.753_1041

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  • 円錐台型回転ドラムにおける粒子偏析パターンと流動モードの関係

    矢田大貴, 川口寿裕, 辻拓也, 田中敏嗣

    可視化情報学会誌   28巻・Suppl.1号・pp.231-232 ( 1 )   231 - 232   2008年7月

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    記述言語:日本語  

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  • 赤外線サーモグラフィを用いた2次元流動層内の粒子温度分布測定

    吉川薫, 櫻井拓也, 川口寿裕, 辻拓也, 田中敏嗣

    可視化情報学会誌   28巻・Suppl.1号・pp.429-430 ( 1 )   429 - 430   2008年7月

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    記述言語:日本語  

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  • 渦放出を伴う沈降粒子がバーガース渦に与える影響について

    大津一晃, 田中洋介, 川口寿裕, 辻拓也, 田中敏嗣

    日本機械学会関西支部第83期定時総会講演会講演論文集   2008.83 ( 0 )   _10 - 8_   2008年3月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1299/jsmekansai.2008.83._10-8_

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  • 液架橋力を考慮した造粒プロセスの数値解析と検証

    岩井章吾, 川口寿裕, 田中敏嗣, 辻拓也

    日本機械学会関西支部第83期定時総会講演会講演論文集   2008年3月

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    記述言語:日本語  

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  • テーパ付き回転ドラム内粒子偏析のMRI計測(流動モードと偏析パターンの関係について)

    矢田大貴, 江村裕太, 川口寿裕, 辻拓也, 田中敏嗣

    日本機械学会関西支部第83期定時総会講演会講演論文集   2008年3月

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    記述言語:日本語  

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  • Experimental Study on the Interaction between Burgers Vortex and a Solid Particle Using 2D PIV Measurement 査読

    Yoshuke Tanaka, Kazuaki Otsu, Toshihiro Kawaguchi, Yutaka Tsuji

    Journal of the Japanese Society for Experimental Mechanics   Vol.7, pp.17-20   2007年6月

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  • MRI Measurement of Particle Velocity in Spouted Bed 査読

    Toshihiro Kawaguchi, Taichi Yoshida, Yutaka Tsuji

    Journal of the Japanese Society for Experimental Mechanics   Vol.7, pp.12-16   2007年6月

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  • 流動層のDEM計算における相似則モデル 査読

    鷲野公彰, 許志宏, 川口寿裕, 辻裕

    粉体工学会誌   44巻・3号・pp.198-205 ( 3 )   198 - 205   2007年3月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.4164/sptj.44.198

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  • Simulation of upward seepage flow in a single column of spheres using discrete-element method with fluid-particle interaction 査読

    Kiichi Suzuki, Jean P. Bardet, Masanobu Oda, Kazuyoshi Iwashita, Yutaka Tsuji, Toshitsugu Tanaka, Toshihiro Kawaguchi

    JOURNAL OF GEOTECHNICAL AND GEOENVIRONMENTAL ENGINEERING   133 ( 1 )   104 - 109   2007年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ASCE-AMER SOC CIVIL ENGINEERS  

    The interaction between soil particles and pore water makes the behavior of saturated and unsaturated soil complex. In this note, upward seepage flow through a granular material was idealized using a one-column particle model. The motion of the individual particles was numerically simulated using the discrete-element method taking the interaction with the fluid into account. The fluid behavior was simulated by the Navier-Stokes equation using the semi-implicit method for pressure-linked equation. This approach has already been applied in powder engineering applications. However, there are very few studies that have used this approach in geotechnical engineering. This note first describes the qualitative and quantitative validation of this method for hydraulic gradients below the critical one by comparing the results with an analytical solution. Then, the ability of the method to simulate the macroscale behavior due to the interaction between particles and pore water at hydraulic gradients exceeding the critical hydraulic gradient is discussed.

    DOI: 10.1061/(ASCE)1090-0241(2007)133:1(104)

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  • 辻裕先生 最終講義

    川口 寿裕

    粉体工学会誌   44 ( 5 )   393 - 394   2007年

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    出版者・発行元:The Society of Powder Technology, Japan  

    DOI: 10.4164/sptj.44.393

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  • NMRによる粒子系混相流の可視化

    川口 寿裕

    可視化情報学会誌   27 ( 107 )   240 - 246_1   2007年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:The Visualization Society of Japan  

    DOI: 10.3154/jvs.27.107_240

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  • フロンティア研究シリーズ MRIによる粒子流および粒子系混相流の内部流動計測

    川口 寿裕

    粉体工学会誌   44 ( 4 )   276 - 282   2007年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:The Society of Powder Technology, Japan  

    It is difficult to measure a particle motion inside a dense granular flow or a fluid-particle flow because of the existence of other particles. MRI is one of the non-invasive measurement techniques for such flows. MRI can measure the velocity distribution (tagging method and phase method), which is an outstanding advantage of the MRI measurement. This paper briefly explains the principle of the MRI measurement. Then MRI is applied to some dense granular flows or fluid-particle flows, such as rotating drums, vibrated granular beds, hopper flows and spouted beds.

    DOI: 10.4164/sptj.44.276

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  • 離散要素法によるA粒子流動層の数値シミュレーション - 付着力および潤滑力の影響について - 査読

    児林智成, 田中敏嗣, 川口寿裕, 向井哲一郎, 辻裕

    粉体工学会誌   43巻・10号・pp.737-745 ( 10 )   737 - 745   2006年10月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:粉体工学会  

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  • MRI measurement of granular motion in a rotating drum 査読

    Toshihiro Kawaguchi, Kenji Tsutsumi, Yutaka Tsuji

    PARTICLE & PARTICLE SYSTEMS CHARACTERIZATION   23 ( 3-4 )   266 - 271   2006年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:WILEY-V C H VERLAG GMBH  

    It is generally difficult to measure the particle motion inside of dense granular flows or fluid-particle flows. In the present paper, an MRI (Magnetic Resonance Imaging) technique is employed to measure the granular motion inside a rotating horizontal drum. A horizontal drum is half-filled with a mixture of two different sizes of spherical particles, and is steadily rotated along its axis. A typical radial segregation phenomenon, i.e., smaller particles concentrate to the central part and larger particles distribute in the peripheral part, was observed in vertical cross sections. When a tapered drum was used, in addition to the radial segregation, an axial segregation was also observed. The effect of the inclination angle of the drum wall on the segregation phenomena was studied. Furthermore the effect of the rotational speed on the axial segregation phenomena was also studied.

    DOI: 10.1002/ppsc.200601065

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  • 多分散粒子系流動層における流体抵抗モデルの検討 査読

    川口寿裕, 土井敦亘, 田中敏嗣, 辻裕

    混相流研究の進展   1巻・pp.87-94 ( 1 )   87 - 94   2006年4月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本混相流学会  

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  • DEM simulation of fluidized bed with considering similarity model (similarity condition from non-dimensional equations of change)

    Kimiaki Washino, Chih Hung Hsu, Toshihiro Kawaguchi, Yutaka Tsuji

    AIChE Annual Meeting, Conference Proceedings   2006年

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    掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    Discrete Element Method (DEM) is widely applied to the numerical simulations of fluidized beds. However, the computational expense increases explosively as the number of particles increases. This issue prevents DEM from applying to real-scale simulations. A model particle method is sometimes used in order to overcome this problem, in which real particles are replaced by larger model particles. When the model particle method is applied, some conditions (e.g., superficial velocity, gas density, gas viscosity, particle density) must be adjusted. Those are referred to as the 'similarity conditions.' In this research the similarity conditions are derived from equations of change through a dimensionless analysis. Bubble motion is compared between the model particle cases and the real particle case to validate the proposed similarity conditions. When the diameter of the model particle is less than 7 times the real particle, the model particle case can predict the bubble motion in the real particle case.

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  • MRI measurement of axial segregation in a rotating tapered drum

    Toshihiro Kawaguchi, Kenji Tsutsumi, Yutaka Tsuji

    AIChE Annual Meeting, Conference Proceedings   2006年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    It is generally difficult to measure the particle motion inside of dense granular flows or fluid-particle flows. In the present paper, an MRI (Magnetic Resonance Imaging) technique is employed to measure the granular motion inside a rotating horizontal drum. A horizontal drum is half-filled with a mixture of two different sizes of spherical particles, and is steadily rotated along its axis. A typical radial segregation phenomenon, i.e., smaller particles concentrate to the central part and larger particles distribute in the peripheral part, was observed in any vertical cross section by use of the MRI. When a tapered drum was used, in addition to the radial segregation an axial segregation was also observed. The effect of the inclined angle of the drum wall on the segregation phenomena was studied. Furthermore the effect of the rotational speed on the axial segregation phenomena was also studied.

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  • 単一カメラを用いた3成分速度計測のIn-lineステレオPIVシステムの開発

    田中洋介, 大津一晃, 川口寿裕, 辻裕

    可視化情報学会誌   25巻・Suppl.2号・pp.195-196 ( 2 )   195 - 196   2005年11月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:The Visualization Society of Japan  

    In this research, we carried out the evaluation of the measurement accuracy for an in-line stereoscopi PIV system with a single camera. Conventional stereoscopic PIV systems use two or more cameras, thus a complex adjustment of camera settings is necessary. We developed a simple stereoscopic PIV systel composed of a single camera, mirrors and a half-mirror. This system is applied to in-line stereogrammeti method, which requires that the two cameras have the same optical axis. In this developed system, howeve one camera is replaced with the mirrors, and a double particle image is separated using the half-mirror.

    DOI: 10.3154/jvs.25.Supplement2_195

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  • MRI計測を用いた振動場における粒子群挙動の可視化

    籔野真大, 川口寿裕, 辻裕

    可視化情報学会誌   25巻・Suppl.2号・pp.261-262 ( 2 )   261 - 262   2005年11月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:The Visualization Society of Japan  

    MRI (magnetic resonance imaging) measurement was performed for a horizontally vibrated granular bed of binary mixtures in a liquid. Larger particles tended to rise through the central region. The size ratio of larger to smaller particles affected the segregation phenomena. The experimental results were compared with results of a DEM simulation. The calculated results agreed qualitatively well with the experimental results.

    DOI: 10.3154/jvs.25.Supplement2_261

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  • 噴流層内粒子挙動のMRI計測

    吉田太一, 川口寿裕, 辻裕

    可視化情報学会誌   25巻・Suppl.2号・pp.279-280 ( 2 )   279 - 280   2005年11月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:The Visualization Society of Japan  

    This paper describes the measurement of particle behavior inside a spouted bed by using MRI. We measured the particle velocity distribution in the annulus region in a three-dimensional cylindrical spouted bed. The tagging method and the phase method, which are the velocity measurement technique of MRI, are employed to measure the particle velocity distribution. A stagnation region near the corner of the vessel is clearly visualized by the tagging method. A plug-like motion of particles in the upper part is also visualized. The velocity distribution obtained by the phase method is integrated to calculate particle flow rates at each height.

    DOI: 10.3154/jvs.25.Supplement2_279

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  • Prediction of gas-particle dynamics and heat transfer in a two-dimensional spouted bed 査読

    T Swasdisevi, W Tanthapanichakoon, T Charinpanitkul, T Kawaguchi, T Tanaka, Y Tsuji

    ADVANCED POWDER TECHNOLOGY   16 ( 3 )   275 - 293   2005年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:VSP BV  

    The aerodynamics of particles and heat transfer of gas-to-particles in a two-dimensional spouted bed (2DSB) with draft plates are investigated by the discrete element method (DEM). The physical properties of the particles are similar to those of shelled corn. The calculated minimum spouting velocity and pressure drop agree well with the empirical correlations proposed by Kudra et al. The particle circulation rate increases when the friction coefficient decreases or the separation height increases. The draft plates can reduce the minimum spouting velocity and pressure drop. They also increase the maximum spoutable bed height. The effect of taking out the draft plates on the spouting phenomenon is investigated. The mixing of a 2DSB without draft plates of 10 000 particles is better than that of 26 000 particles. In our simulation, the gas-to-particle heat transfer is investigated. The Ranz-Marshall correlation and the correlation of Sartori et al. are applicable in the spout region and the downcomer region, respectively. The gas-to-particle heat transfer occurs mainly in the central or spout region, as reported by Freitas and Freire.

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  • MRI measurement of granular motion in rotating drum

    Toshihiro Kawaguchi, Kenji Tsutsumi, Yutaka Tsuji

    4th World Congress in Industrial Process Tomography   434 - 439   2005年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:International Society for Industrial Process Tomography  

    It is generally difficult to measure the particle motion inside dense granular flows or fluid-particle flows. In the present paper, an MRI (Magnetic Resonance Imaging) technique is employed to measure the granular motion inside a rotating horizontal drum. A horizontal drum is half-filled with a mixture of two different sizes of spherical particles, and is steadily rotated along its axis. A typical radial segregation phenomenon, where smaller particles concentrate to the central part and larger particles distribute in the peripheral part, was observed in any vertical cross section by using the MRI. When a conical drum was used, in addition to the radial segregation an axial segregation was also observed. The effect of the inclined angle of the drum wall on the segregation phenomena was studied. Furthermore the effect of the rotational speed on the axial segregation phenomena was also studied.

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  • Investigation of fluid and coarse-particle dynamics in a two-dimensional spouted bed 査読

    T Swasdisevi, W Tanthapanichakoon, T Charinpanitkul, T Kawaguchi, T Tanaka, Y Tsuji

    CHEMICAL ENGINEERING & TECHNOLOGY   27 ( 9 )   971 - 981   2004年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:WILEY-V C H VERLAG GMBH  

    The aerodynamics of particles and gas flow in a two-dimensional spouted bed (2DSB) with draft plates is investigated with the aid of the discrete element method. The geometry of the 2DSB with draft plates is set as close as possible to the experimental apparatus of Kudra [1] and Kalwar [2]. The physical properties of the coarse particles are similar to those of shelled corn. The calculated minimum spouting velocity and pressure drop agree well with the correlations of Kudra [1] and Kalwar [2]. In the spout region, the particle vertical velocities are found to decrease as the height increases. The fluid velocity in the downcomer region decreases as the superficial gas velocity increases. The particle circulation rate increases when the friction coefficient decreases or the separation height increases. At the minimum spouting velocity, the bed height does not affect the particle circulation rate in the 2DSB with draft plates. ne draft plates not only reduce the minimum spouting velocity and pressure drop but also increase the maximum spoutable bed height. The effect of taking out the draft plates on the spouting phenomenon is investigated and the effect of putting in a deflector on the possible breakage of the particles is also estimated.

    DOI: 10.1002/ceat.200401918

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  • MRIを用いた回転シリンダー内の粒子挙動の計測と可視化(S19-1 混相流の多次元ビジュアリゼーション(固気・固液), S19 混相流の多次元ビジュアリゼーション)

    堤 健次, 吉田 太一, 川口 寿裕, 田中 敏嗣, 辻 裕

    年次大会講演論文集   2004   221 - 222   2004年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

    This paper describes the measurement of particle behavior of inner structure by using MRI. Another way to measure inner structure is X-ray, but it is harmful to human body and can not measure velocity. We measured the radial and axial segregation of mixture of different size particle in a rotating cylinder. The effects of cylinder shape and particle size on segregation phenomena were studied. Furthermore, the particle velocity distribution was measured by the tagging method.

    DOI: 10.1299/jsmemecjo.2004.2.0_221

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  • 粒状体を用いた静音リンク装置の離散要素法による数値シミュレーション 査読

    田中敏嗣, 牧野俊昭, 瀬畑美智夫, 辻裕, 川口寿裕, 川崎健

    日本機械学会論文集(C編)   69巻・688号・pp.3198-3206 ( 688 )   3198 - 3206   2003年12月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

    Noise reduction and vibration control at high speed railway are required to improve the interior noise characteristics of aluminum car body system, which is used shinkansen train and express train. However, it becomes difficult to maintain the vibration control of one link mechanism between the car body and the car bogie. In this paper, to improve the damping performances of one link mechanism, we have proposed a new type noise reduction link mechanism using granular materials. Factors which affect the damping performances are examined through a numerical simulation study. The present noise reduction link mechanism is studied via examining damping performance with granular mass effect and friction effect. Finally, in the numerical simulation by using the discrete element method (DEM), new type noise reduction link mechanism is improved by max. 4.6dB in comparison with the conventional one.

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  • Discrete particle simulation of solids motion in a gas-solid fluidized bed 査読

    S Limtrakul, A Chalermwattanatai, K Unggurawirote, Y Tsuji, T Kawaguchi, W Tanthapanichakoon

    CHEMICAL ENGINEERING SCIENCE   58 ( 3-6 )   915 - 921   2003年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD  

    The solids motion in a gas-solid fluidized bed was investigated via discrete particle simulation. The motion of individual particles in a uniform particle system and a binary particle system was monitored by the solution of the Newton's second law of motion. The force acting on each particle consists of the contact force between particles and the force exerted by the surrounding fluid. The contact force is modeled by using the analogy of spring, dash-pot and friction slider. The flow field of gas was predicted by the Navier-Stokes equation. The solids distribution is non-uniform in the bed, which is very diluted near the center but high near the wall. It was also found that there is a single solids circulation cell in the fluidized bed with ascending at the center and descending near the wall. This finding agrees with the experimental results obtained by Moslemian. The effects of the operating conditions, such as superficial gas velocity, particle size, and column size on the solids movement, were investigated. In the fluidized bed containing uniform particles better solids mixing was found in the larger bed containing smaller size particles and operated at higher superficial gas velocity. In the system containing binary particles, it was shown that under suitable conditions the particles in a fluidized bed could be. made mixable or non-mixable depending on the ratios of particle sizes and densities. Better mixing of binary particles was found in the system containing particles with less different densities and closer sizes. These results were found to follow the. mixing and segregation criteria obtained experimentally by Tanaka et al. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/S0009-2509(02)00625-5

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  • Effect of pressure drop of distributor on flow pattern in 2-D fluidized bed (DEM simulation and experiment)

    Toshihiro Kawaguchi, Yunosuke Mizushima, Toshitsugu Tanaka, Yutaka Tsuji

    Proceedings of the ASME/JSME Joint Fluids Engineering Conference   2   437 - 443   2003年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:American Society of Mechanical Engineers  

    In the present study, effects of pressure drop across a distributor on particle motion in fluidized beds are studied numerically and empirically. The discrete element method (DEM) is employed to calculate the motion of individual particle. The predicted pressure drop across the distributor required to achieve uniform gas flows agreed well with previous empirical findings.

    DOI: 10.1115/fedsm2003-45729

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  • The effect of temperature velocity calculated by on the minimum fluidization distinct element method 査読

    ZH Liu, T Kawaguchi, T Tanaka, Y Tsuji

    JSME INTERNATIONAL JOURNAL SERIES B-FLUIDS AND THERMAL ENGINEERING   45 ( 1 )   66 - 71   2002年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:JAPAN SOC MECHANICAL ENGINEERS  

    The effect of ambient air temperature on the minimum fluidization velocity U-mf of glass beads is investigated by Distinct Element Method (DEM). Under different ambient air temperatures, the pressure drop curves are calculated by DEM to determine U-mf. The mean kinetic energy E of particles is defined to judge whether the particles move or not. The fluidization characteristics of fluidized bed are investigated in details. The calculated Umf is compared with empirical data. The different behavior of Geldart B and D particles against temperature is reproduced numerically. Umf decreases with increasing ambient temperature for Geldart B particles, while it increases for Geldart D particles.

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  • 1342 Geldart-A 粒子の流動層内流動挙動の DEM 解析

    児林 智成, 川口 寿裕, 田中 敏嗣, 辻 裕

    年次大会講演論文集   2002   307 - 308   2002年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

    A discrete particle model for flows of Geldart's Group A particles is investigated. It is known that Group A particles have a characteristic flow regime (homogeneous regime) in fluidized beds. It is found that the present simulation predicts the homogeneous regime and the hysteresis behavior in the bed pressure drop. By analyzing the stress chain in the particles bed, it is shown that the hysteresis behavior is caused by a change in the stress distribution in the particles bed.

    DOI: 10.1299/jsmemecjo.2002.3.0_307

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  • 気流脈動による流動層内粒子流動構造の制御 査読

    三好淳之, 川口寿裕, 田中敏嗣, 辻裕

    日本機械学会論文集(B編)   68 ( 665 )   115 - 122   2002年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1299/kikaib.68.115

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  • 流動層内の粒子流動特性に及ぼす気流脈動の影響 査読

    三好淳之, 川口寿裕, 田中敏嗣, 辻裕

    日本機械学会論文集(B編)   67巻・654号・pp.342-349   2001年2月

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  • K-1419 Geldart-A粒子の流動層内流動挙動のDEM解析(G05-5 流動層)(G05 流体工学部門一般講演)

    田中 敏嗣, 向井 哲一郎, 川口 寿裕, 辻 裕

    年次大会講演論文集   1   241 - 242   2001年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

    In this study, a discrete particle model for flows of Group-A particles in Geldert's classification is investigated. The corresponding experiments are made for validation of the numerical predictions. The effects of lubrication and adhesion between particles on the fluidization behavior is examined.

    DOI: 10.1299/jsmemecjo.II.01.1.0_241

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  • K-1420 スタンドパイプ内の粒子流動構造解析 : DEMシミュレーションと実験の比較(G05-5 流動層)(G05 流体工学部門一般講演)

    川口 寿裕, 大窪 光秀, 田中 敏嗣, 辻 裕

    年次大会講演論文集   1   243 - 244   2001年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

    We have studied numerically and empirically about density waves in standpipe flows. In our past studies, however, the calculated plug velocity was different from the measured velocity. In the present study, we measured the pressure loss property and modified the fluid drag coefficient. By applying the modified drag coefficient to our calculation model, the calculated plug velocity agreed well with the measured velocity.

    DOI: 10.1299/jsmemecjo.II.01.1.0_243

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  • Quasi-three-dimensional numerical simulation of spouted beds in cylinder 査読

    T Kawaguchi, M Sakamoto, T Tanaka, Y Tsuji

    POWDER TECHNOLOGY   109 ( 1-3 )   3 - 12   2000年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE SA  

    Flows in a spouted bed in a cylinder with a tapered bottom were simulated numerically. To reduce the computational load, a quasi-three-dimensional numerical simulation method for axisymmetric gas-solid flows was proposed. Fluid motion was calculated two-dimensionally by solving the locally averaged equations written in cylindrical coordinates, in which the circumferential components were neglected assuming the axisymmetry. Particle motion was calculated three-dimensionally and was traced discretely by solving Newton's equation of motion for each particle. The discrete element method (DEM) was employed to model the interaction between particles. The typical flow pattern of the spouted bed was obtained in the present calculation, i.e., a stable spout, fountain and annulus were obtained. The calculation was made for the same geometry as the experiment by Roy et al. [D. Roy, F. Larachi, R. Legros, J. Chaouki, Can. J. Chem. Eng. 72 (1994) 945-952]. The calculated spout diameter agreed quantitatively well with their experimental result. The calculated distributions of the vertical component of the particle velocity in the spout, the fountain and the annulus were compared with the experiments by He et al. [Y.-L. He, S.-Z. Qin, C.J. Lim, J.R. Grace, Can. J. Chem. Eng. 72 (1994) 561-568], in which smaller particles were used. The calculated velocity profiles agreed qualitatively well with the experimental results in spite of the difference in the particle diameter. (C) 2000 Elsevier Science S.A. All rights reserved.

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  • Numerical analysis of density wave in dense gas-solid flows in a vertical pipe 査読

    T Kawaguchi, T Tanaka, Y Tsuji

    PROGRESS OF THEORETICAL PHYSICS SUPPLEMENT   Suppl.No.138, pp.696-701 ( 138 )   696 - 701   2000年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:PROGRESS THEORETICAL PHYSICS PUBLICATION OFFICE  

    Dense gas-solid flows in a vertical pipe are important relating to many industrial applications; for example, standpipe flows in circulating fluidized beds or vertical plug flows in pneumatic conveying systems. In such flows, particles do not disperse uniformly in the pipes but form clusters, or generate density waves. Experimental and numerical studies have been performed for small-scale standpipe flows, and a power law have been found in power spectra of the density waves. In the present work, we analyzed the density wave in an industrial-scale vertical pipe, and found the similar power law in it although the value of the exponent was different from that of the previous works for small-scale systems. We also performed a numerical simulation based on the discrete element method (DEM) coupled with CFD. The calculated value of the exponent agreed quantitatively with that in the corresponding experiment. The effect of the gas velocity on flow structure was also investigated.

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  • Numerical analysis of granular convection in two-dimensional pulsating fluidized bed 査読

    A Miyoshi, T Kawaguchi, T Tanaka, Y Tsuji

    PROGRESS OF THEORETICAL PHYSICS SUPPLEMENT   Suppl.No.138, pp.734-735 ( 138 )   734 - 735   2000年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:PROGRESS THEORETICAL PHYSICS PUBLICATION OFFICE  

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  • Computer simulation of bubbles in large-particle fluidized beds 査読

    D Gera, M Gautam, Y Tsuji, T Kawaguchi, T Tanaka

    POWDER TECHNOLOGY   98 ( 1 )   38 - 47   1998年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE SA  

    A distinct element model is used to study the hydrodynamics of large-particle fluidized beds. The computed bubble rise velocity, voidage variations, averaged particle/particulate and fluid velocities are compared with the other continuum theory based on two fluid model. Based on the averaged particle/particulate velocities in a grid cell, deformation of the particle layers predicted by the two fluid model and the distinct element method are also compared. The predicted characteristics of bubble formation, motion, and eruption at the bed surface are in good qualitative agreement with the experimental observations. The quantitative differences in predicting the above parameters along with the advantages and limitations of two approaches for the case of a single isolated bubble rising in a two-dimensional fluidized bed are discussed. (C) 1998 Elsevier Science S.A, All rights reserved.

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  • Numerical simulation of two-dimensional fluidized beds using the discrete element method (comparison between the two- and three-dimensional models) 査読

    T Kawaguchi, T Tanaka, Y Tsuji

    POWDER TECHNOLOGY   96 ( 2 )   129 - 138   1998年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE SA  

    An Eulerian/Lagrangian-type numerical simulation was performed on a two-dimensional fluidized bed in which the particle motion is restricted by parallel front and rear walls. Particle motion was calculated using Newton's equation of motion, and the contact forces were modeled by the discrete element method. The locally averaged equations were solved to calculate the fluid motion, taking into account the interaction between fluid and particles. Two kinds of models were used regarding the calculation of the particle motion: a two-dimensional model and a three-dimensional model. Results for both cases were compared with each other and the effect of the walls on the particle motion is discussed. Cases where partition walls are set up artificially in the bed are also calculated. (C) 1998 Elsevier Science S.A. All rights reserved.

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  • 円筒容器内噴流層の準3次元的数値シミュレーション 査読

    川口寿裕, 坂本昌穂, 田中敏嗣, 辻裕

    日本機械学会論文集(B編)   64巻・619号・pp.717-723   1998年3月

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  • Particle motion in screw feeder simulated by discrete element method 査読

    K Tanida, K Honda, N Kawano, T Kawaguchi, T Tanaka, Y Tsuji

    IS&T'S NIP14: INTERNATIONAL CONFERENCE ON DIGITAL PRINTING TECHNOLOGIES, PROCEEDINGS   429 - 431   1998年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:SOC IMAGING SCIENCE & TECHNOLOGY  

    It is desired that toners and carriers are mixed well and charged appropriately in the two-component developers of electrophotography. Further these two kinds of particles should be transported to the latent image on the photoconductive drum steadily and at a proper rate. Screw feeders are often used for this process because it is suitable for dealing with mixing, charging and transporting simultaneously. Unfortunately, it is very difficult to know experimentally details of dynamic behavior of particles affected by complicated geometric conditions in the developers unit. As a method for calculating particle motion, DEM (Discrete Element Method) has been attracting a great attention in various fields related to powder and particles. In DEM motion of individual particles is calculated by using the Newton's equations of motion. DEM was applied in this work to study motion of carriers in a screw feeder. The properties concerning mixing and transporting particles were analyzed.

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  • Quasi 3-D numerical simulation of gas-solid two-phase flows

    T. Kawaguchi, T. Tanaka, Y. Tsuji

    Proceedings of the International Symposium on Multiphase Flow, ISMF   287 - 292   1997年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:Int Acad Publ  

    A quasi-three-dimensional numerical simulation, which is proposed for axisymmetric gas-solid flows, is applied to plug flows in a vertical pipe. The motion of all particles in the pipe is calculated three-dimensionally by using the DEM(discrete element method), while the fluid flow is assumed to be axisymmetric. Periodic boundary condition is employed in the axial direction. The proper length of periodic boundary is determined. The fluid motion is calculated both one- and two-dimensionally. Differences were seen in the plug motion between one- and two-dimensional model for fluid motion.

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  • 離散要素法による2次元流動層の数値シミュレーション(噴流層の場合:2次元モデルと3次元モデルの比較) 査読

    川口寿裕, 田中敏嗣, 辻裕

    日本機械学会論文集(B編)   61巻・589号・pp.3169-3175   1995年9月

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  • DISCRETE PARTICLE SIMULATION OF 2-DIMENSIONAL FLUIDIZED-BED 査読

    Y TSUJI, T KAWAGUCHI, T TANAKA

    POWDER TECHNOLOGY   77 ( 1 )   79 - 87   1993年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE SA LAUSANNE  

    Numerical simulation, in which the motion of individual particles was calculated, was performed of a two-dimensional gas-fluidized bed. Contact forces between particles are modeled by Cundall's Distinct Element Method (P.A. Cundall and O.D.L. Strack, Geotechnique, 29 (1979) 47), which expresses the forces with the use of a spring, dash-pot and friction slider. The gas was assumed to be inviscid and its flow was solved simultaneously with the motion of particles, taking into account the interaction between particles and gas. The simulation gives realistic pictures of particle motion. Formation of bubbles and slugs and the process of particle mixing were observed to occur in the same way as in experiments. The calculated pressure fluctuations compared well with measurements.

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  • DISCRETE PARTICLE SIMULATION OF FLOW PATTERNS IN 2-DIMENSIONAL GAS-FLUIDIZED BEDS 査読

    T TANAKA, T KAWAGUCHI, Y TSUJI

    INTERNATIONAL JOURNAL OF MODERN PHYSICS B   7 ( 9-10 )   1889 - 1898   1993年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:WORLD SCIENTIFIC PUBL CO PTE LTD  

    The flow patterns in two-dimensional gas fluidized bed were simulated numerically by the Distinct Element Method. Gas is issued through the entire width of the base with uniform velocity. Several flow patterns, such as slugging and bubbling, are observed in the results. As the gas flow rate increases, the flow pattern changes from slugging to bubbling. It is confirmed that particle mixing is promoted by bubbling. The flow pattern of bubbling is irregular in comparison with the case of gas injection through a central nozzle which was simulated in our previous study.

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  • 離散要素法による流動層の数値シミュレーション(噴流層の場合) 査読

    川口寿裕, 田中敏嗣, 辻裕

    日本機械学会論文集(B編)   58巻・551号・pp.2119-2125   1992年7月

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  • Lagrangian simulation of fluidized bed

    T. Kawaguchi, T. Tanaka, Y. Tsuji

    National Conference Publication - Institution of Engineers, Australia   2 ( 92 )   539 - 543   1992年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:Publ by IE Aust  

    A Lagrangian numerical simulation was performed for the two-dimensional gas fluidized bed. The motion of all the individual particles in the bed was calculated using the ``Discrete Element Method'' (1). The calculation of fluid motion was based on local mean variables which were calculated using the equation of continuity and the Euler's equation of motion. Also, the fluid-particle interaction was taken into account in the calculation of fluid motion. Furthermore, a experiment was made for comparison with the results of simulation. Both results show good agreement with respect to particles' behavior and pressure fluctuations caused by bubble generation.

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  • 超音波による気中浮遊固体粒子群の濃度測定に関する研究 査読

    田中敏嗣, 鳥越研児, 川口寿裕, 辻裕

    日本機械学会論文集(B編)   57巻・534号・pp.501-507   1991年2月

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  • ON THE MEASUREMENT OF PARTICLE CONCENTRATION USING ACOUSTIC-WAVES 査読

    T TANAKA, K TORIGOE, T KAWAGUCHI, DJ LUO, Y TSUJI

    2 WORLD CONGRESS : PARTICLE TECHNOLOGY, PTS 1-5   A362 - A369   1990年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:FINE PARTICLE SOC  

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書籍等出版物

  • リスク管理のための社会安全学

    関西大学社会安全学部( 担当: 分担執筆)

    ミネルヴァ書房  2015年3月 

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  • 事故防止のための社会安全学

    関西大学社会安全学部( 担当: 分担執筆)

    ミネルヴァ書房  2013年3月 

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  • 医薬品製剤開発のための次世代微粒子コーティング技術

    市川秀喜 監修( 担当: 分担執筆)

    シーエムシー出版  2012年12月 

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  • 計算機粉体工学の課題と展望 7.粒子流動化挙動のDEM-CFDカップリングシミュレーション 査読

    田中敏嗣, 川口寿裕( 担当: 共著)

    粉体工学会誌  2012年11月 

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  • MRI Measurement of Granular Flows and Fluid-Particle Flows 査読

    Toshihiro Kawaguchi( 担当: 単著)

    Advanced Powder Technology  2010年5月 

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  • 計算力学ハンドブックIII(原子/分子・離散粒子のシミュレーション)

    日本機械学会編( 担当: 分担執筆)

    丸善  2009年9月 

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  • よくわかる学術用語 - 粒子流のMRI計測 査読

    川口寿裕( 担当: 単著)

    実験力学  2009年6月 

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  • 最近の化学工学59 - 流動層技術の最近の進展

    化学工学会編( 担当: 分担執筆)

    化学工業社  2008年10月 

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  • NMRによる粒子系混相流の可視化 査読

    川口寿裕( 担当: 単著)

    可視化情報学会誌  2007年10月 

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  • MRIによる粒子流および粒子系混相流の内部流動計測 査読

    川口寿裕( 担当: 単著)

    粉体工学会誌  2007年4月 

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  • 高濃度固気混相流の数値解析 査読

    川口寿裕( 担当: 単著)

    流体力学会数値流体部門Web会誌  2003年8月 

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MISC

  • 粒子流動化挙動のDEM-CFDカップリングシミュレーション

    田中 敏嗣, 川口 寿裕

    粉体工学会誌   49 ( 11 )   837 - 845   2012年11月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:粉体工学会  

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  • 523 自由界面を伴う固液二相流解析のためのDEM-MPSカップリングモデルの構築(GS-5 二相流)

    萩原 健一郎, 川口 寿裕, 辻 拓也, 田中 敏嗣

    関西支部講演会講演論文集   2011 ( 86 )   "5 - 23"   2011年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

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  • D102 2次元流動層における粒子対流挙動のPTV計測(OS9 混相流動),動力エネルギーシステム部門20周年,次の20年への新展開)

    王 聡, 宮内 卓也, 吉川 薫, 辻 拓也, 川口 寿裕, 田中 敏嗣

    動力・エネルギー技術の最前線講演論文集 : シンポジウム   2010 ( 15 )   121 - 124   2010年6月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

    Due to the interactions between particle - flow, particle - particle and particle - wall, the behavior of solid particles in gas-fluidized beds is very complicated. A number of numerical models have been developed and its expansion to include heat and mass transportation is performed by several researchers at present. These are highly influenced by the dispersion and mixing characteristics of particle and it is important to know the motion of individual particles to develop reliable models. In the present study, a velocity measurement of individual particles is performed in a two-dimensional fluidized bed by using particle tracking velocimetry (PTV). For comparisons, corresponding DEM-CFD coupling simulations is also carried out.

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  • 1104 粒子流のDEM計算における液輸送モデルの開発(GS-5 混相流-粒子)

    森 靖洋, 川口 寿裕, 田中 敏嗣

    関西支部講演会講演論文集   2010 ( 85 )   "11 - 4"   2010年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

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  • 第3回プロセストモグラフィに関する国際ワークショップ(IWPT3)報告

    川口 寿裕

    混相流 = Japanese journal of multiphase flow   23 ( 2 )   214 - 216   2009年6月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本混相流学会  

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  • 1414 高濃度粒子を含む流れ場の直接数値計算(OS14-3 分散系混相流のダイナミクス,オーガナイズドセッション)

    矢田 大貴, 辻 拓也, 川口 寿裕, 田中 敏嗣

    流体工学部門講演会講演論文集   2009 ( 0 )   453 - 454   2009年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会  

    The behavior of flows containing dense particles is very complex. Due to the particle-particle collision effect and hydrodynamic effect caused by the fluid existing in-between particles, particles make spontaneous structures. Flow characteristics are heavily depending on these internal structures and it is important to know why and what sort of structure is formed in the flow field. In the present study, internal flow structures of the flow containing dense particles are calculated by coupling Full-resolved DNS and DEM (Discrete Element Method).

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  • J0502-2-3 固液混相流における液体速度のNMR計測(混相流の多次元ビジュアリゼーション(2))

    川口 寿裕, 萩原 健一郎, 矢田 大貴, 辻 拓也, 田中 敏嗣

    年次大会講演論文集   2009 ( 0 )   69 - 70   2009年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会  

    It is difficult to apply optical techniques to the velocity measurement of the fluid-particle flows, especially when the volume fraction of the particle becomes high. In the present paper, the NMR (Nuclear Magnetic Resonance) measurement is applied to dense liquid-solid flows. The velocity distribution of the liquid-solid flow is measured non-invasively by the phase method. It is verified that the velocity distribution of the laminar and the turbulent flow for the single phase flow agrees with the theoretical solution or the empirical correlation. The velocity distribution of the turbulent liquid-solid flow is successfully measured and compared with the wall law.

    DOI: 10.1299/jsmemecjo.2009.7.0_69

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  • 1013 テーパ付回転ドラム内における軸方向粒子偏析の発生メカニズムの解明(GS-5 流体計測)

    江村 裕太, 矢田 大貴, 川口 寿裕, 辻 拓也, 田中 敏嗣

    関西支部講演会講演論文集   2008 ( 0 )   _10 - 13_   2008年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会  

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  • 1005 気流脈動が流動層内粒子混合に与える影響(GS-5 粒子群の挙動)

    水谷 吉宏, 川口 寿裕, 辻 裕

    関西支部講演会講演論文集   2007 ( 82 )   "10 - 5"   2007年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

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  • 1011 水平振動場における粒度偏析のMRI計測およびDEM解析(GS-5 粒子群の計測と解析)

    籔野 真大, 川口 寿裕, 辻 裕

    関西支部講演会講演論文集   2007 ( 82 )   "10 - 11"   2007年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

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  • 920 スタンドパイプ内1次元流動モデルの開発 : 壁面の影響を考慮した流体抵抗モデルの構築およびDEM計算(GS-5 流体抵抗)

    鈴木 祐司, 川口 寿裕, 辻 裕

    関西支部講演会講演論文集   2006 ( 81 )   "9 - 19"   2006年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

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  • 705 円筒型噴流層内粒子挙動のMRI計測(GS-5 計測)

    吉田 太一, 川口 寿裕, 辻 裕

    関西支部講演会講演論文集   2006 ( 81 )   "7 - 5"   2006年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

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  • 1015 粒子流モデルによる群集歩行シミュレーション(GS-5 シミュレーション)

    上田 一路, 辻 裕, PARK Junyoung, 川口 寿裕

    関西支部講演会講演論文集   2006 ( 81 )   "10 - 15"   2006年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

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  • 918 多成分粒子系流動層における流体抵抗モデルの検討(GS-5 流体抵抗)

    土井 敦亘, 川口 寿裕, 田中 敏嗣, 辻 裕

    関西支部講演会講演論文集   2006 ( 81 )   "9 - 17"   2006年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

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  • 1014 熱移動を伴う高濃度固気二相流の離散粒子シミュレーション(GS-5 シミュレーション)

    南 智博, 桜井 拓也, 辻 拓也, 川口 寿裕, 田中 敏嗣, 辻 裕

    関西支部講演会講演論文集   2006 ( 0 )   _10 - 14_   2006年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会  

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  • AM06-08-003 単一固体粒子による単一乱流要素渦(Burgers渦)に及ぼす影響に関する実験的研究(混相流・機能性流体(1),一般講演)

    田中 洋介, 大津 一晃, 川口 寿裕, 辻 裕

    日本流体力学会年会講演論文集   2006   89 - 89   2006年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本流体力学会  

    In recent years, many researchers study on characteristic concentrations of particles in turbulent flows. However, it is difficult to observe experimentally interactions between the particles and turbulent vortices because of strong nonlinearity of turbulence. In the present study, we focus on the elementary step of an interaction between single vortex tube and a solid particle in a solid-liquid two-phase flow. Burgers vortex is chosen as single vortex tube. Burgers vortex is the simplest model of turbulence.

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  • 313 粒子振動層における粒度偏析のMRIによる可視化(OS3-2 混相流の可視化,OS3 流れ可視化と知的流体情報学の展開)

    川口 寿裕, 籔野 真大, 辻 裕

    日本機械学会東北支部秋季講演会講演論文集   2005 ( 41 )   111 - 112   2005年9月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

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  • 406 ガス分散器と気流脈動による流動層内気泡挙動の制御(OS-2 熱流体の数値シミュレーション(2),研究発表講演)

    荒木 仁志, 川口 寿裕, 辻 裕

    関西支部講演会講演論文集   2005 ( 80 )   "4 - 11"-"4-12"   2005年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

    Effects of various gas inflow conditions in fluidized beds are studied by analyzing bubble sizes and motions. Gas inflow conditions are changed by conditions of gas distributor and gas pulsation. DEM (Discrete Element Method) is employed to calculate the motion of individual particle. Bubble sizes and motions can be controlled by the void fraction of distributor. In this study, bubble sizes and motions are hardly influenced by the pressure drop of the distributor. Bubble sizes can be controlled by the gas pulsation in particular frequency range.

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  • 1213 格子ボルツマン法による充填層内の流れの数値解析(OS-3 分散相・連続相流れの相互作用問題(2))

    苧側 方伸, 田中 敏嗣, 川口 寿裕, 辻 裕

    関西支部講演会講演論文集   2004 ( 79 )   "12 - 25"-"12-26"   2004年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

    Lattice Boltzmann Method (LBM) is applied to the numerical simulation of flows through face-centered cubic arrays of spheres. We examine the effect of space resolution and flow direction on the fluid drag of spheres. It is found that much higher space resolution is required to predict the fluid drag than the flow around isorated sphere. In addition, simulations are made for a sphere moving in a stationary fluid to study the effect of moving boundary.

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  • 1215 相似則モデルによる2次元流動層の離散要素シミュレーション(限界モデル粒子径に関する考察)(OS-3 分散相・連続相流れの相互作用問題(2))

    市原 紀生, 川口 寿裕, 田中 敏嗣, 辻 裕

    関西支部講演会講演論文集   2004 ( 79 )   "12 - 29"-"12-30"   2004年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

    It is widely accepted that DEM (Discrete Element Mehod) simulation reproduct flow phenomena in fluidized beds well. This method inherently has limitation to apply to real large scale systems. To reduce computational load, a numerical model using similarity is proposed in which the motion of a large number of small particles is simulated by a small number of large model particles. This study aims to give a criterion for the limitation on the diameter of model particles. Limitation on diameter of model particle is investigated using particle convective energy and particle displacement.

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  • 1212 多分散粒子系固気流動層における流体抵抗モデル(2成分粒子系に対する数値シミュレーションと実験による検証)(OS-3 分散相・連続相流れの相互作用問題(1))

    伊藤 啓介, 川口 寿裕, 田中 敏嗣, 辻 裕

    関西支部講演会講演論文集   2004 ( 79 )   "12 - 23"-"12-24"   2004年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

    A model for the fluid drag force in a gas fluidized bed with size distribution is proposed in the present study. The proposed model is applied to a discrete particle simulation of gas fluidized bed of binary mixture. An experimental study is also performed for the model validation. For the validation, we compared numerical results with experimental data at pressure drop property and segregation phenomenon of the bed.

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  • 1505 スタンドパイプ流れに対する 1 次元プラグ流動モデルの開発

    川口 寿裕, 堀井 優, 田中 敏嗣, 辻 裕

    流体工学部門講演会講演論文集   2003   185 - 185   2003年9月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

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  • 1419 空気分散器の圧力損失が流動層内流動におよぼす影響について : DEM 解析と実験の比較

    水島 祐之輔, 川口 寿裕, 田中 敏嗣, 辻 裕

    関西支部講演会講演論文集   2003 ( 78 )   "14 - 37"-"14-38"   2003年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

    In the present study effects of pressure drop of a distributor on particle motion in fluidized beds are studied empirically and numerically. The Discrete Element Method (DEM) is employed to calculate the motion of individual particle. The predicted pressure drop of the disributor reguired to achieve uniform flows agreed well with previous empirical findings.

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  • 1420 スタンドパイプ内流れの 1 次元流動構造 : 実験と DEM による流動解析およびプラグ流動モデルの開発

    堀井 優, 川口 寿裕, 田中 敏嗣, 辻 裕

    関西支部講演会講演論文集   2003 ( 78 )   "14 - 39"-"14-40"   2003年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

    We have studied motion of plugs in a standpipe by a DEM simulation. We developed a simpler one-dimensional granular flow model than DEM from the detailed information about the plug motion predicted by the DEM simulation. It is shown that the proposed flow model can express coalescence and brakeup of plugs qualitatively. It can reduce drastically the computational load.

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  • 離散要素法による流動層の数値解析--最小流動化速度の解析 (数値シミュレーション小特集号)

    劉 志宏, 川口 寿裕, 田中 敏嗣

    石川島播磨技報   42 ( 1 )   13 - 17   2002年1月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:石川島播磨重工業技術本部管理部  

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  • 1223 相似則モデルを用いた流動層の DEM シミュレーション

    梶山 聡, 川口 寿裕, 田中 敏嗣, 辻 裕

    関西支部講演会講演論文集   2002 ( 77 )   "12 - 53"-"12-54"   2002年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

    An Eulerian/Lagrangian type numerical simulation was performed for two dimensional fluidized beds in a rectangular vessel. The motion of individual particles was calculated two dimensionally by solving the Newton's equations of motion. This method inherently has the limitation : the number of particles. To reduce the number of particles, a numerical model using similarity is proposed. The motion of small particle is calculated by large virtual particles. The distribution of fluid velocity and the normal stress between particles was analyzed to investigate the flow structure of the particle bed in detail.

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  • 1214 格子ボルツマン法による粒子流動の数値解析

    清岡 敬, 川口 寿裕, 田中 敏嗣, 辻 裕

    関西支部講演会講演論文集   2002 ( 77 )   "12 - 35"-"12-36"   2002年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

    A model of granular flows in the lattice-Boltzmann framework is proposed. The most significant difference of the motion of granular flows from that of gas molecules which characterize the granular flow is the dissipation of kinetic energy. In the present model, the kinetic-energy dissipation is expressed in terms of the equilibrium distribution function in the BGK model. The present model is applied to the granular clustering process. The result is validated by comparing the corresponding results with those by deterministic simulations.

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  • 1201 スタンドパイプ内の粒子流動構造 : 実験およびDEM解析(GS-5 混相流)

    大窪 光秀, 川口 寿裕, 田中 敏嗣, 辻 裕

    関西支部講演会講演論文集   2001 ( 76 )   "12 - 1"-"12-2"   2001年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

    We have studied numerically and empirically about density waves in standpipe flows. In our past studies, however, the calculated plug velocity was different from the mesured velocity. In the present study, we measured the pressure loss property and modified the fluid drag coefficient. By applying the modified drag coefficient to our calculation model, the calculated plug velocity agreed well with the measured velocity.

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  • 1202 A粒子の流動層内流動挙動のDEM解析(GS-5 混相流)

    向井 哲一郎, 川口 寿裕, 田中 敏嗣, 辻 裕

    関西支部講演会講演論文集   2001 ( 76 )   "12 - 3"-"12-4"   2001年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

    It is known that the fluidization behaviour in eas-solid fluidized beds depends on the particle diameter and density. In the present study, we investigated a discrete particle model for flows of Geldart's Group-A particles, which have relatively small diameter and are easy to be fluidized, in the fluidized bed. We studied the effects of lubrication and adhesion between particles on the fluidization behaviour.

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  • H334 スタンドパイプ内粒子濃度変動の測定および数値解析

    川口 寿裕, 大窪 光秀, 田中 敏嗣, 辻 裕

    日本流体力学会年会講演論文集   2001   637 - 638   2001年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本流体力学会  

    We have studied numerically and empirically about density waves in standpipe flows. In our past studies, however, the calculated plug velocity was different from the measured velocity. In the present study, we measured the pressure loss property to modify the fluid drag coefficient on the particle assembly. By applying the modified drag coefficient to our numerical model, the calculated plug velocity agreed well with the measured velocity.

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  • 625 回転二重円筒内の粒子挙動に関する研究(GS-5 二相流)

    古堅 俊光, 川口 寿裕, 田中 敏嗣, 辻 裕

    関西支部講演会講演論文集   2000 ( 75 )   "6 - 49"-"6-50"   2000年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

    A numerical simulation of granular flow between two concentric cylinders, of which inner cylinder rotating and outer cylinder at rest, is performed by the discrete element method (DEM). Effects of particle parameters, for example, coefficient of restitution, coefficient of friction, on the granular flows are studied. In a case of no energy disipation, which corresponds to a molecular model, Taylor voltex appears. 0n the other hand, in cases of energy disipation with gravity, voltex motions are observed but their charcteristic feature is different from Taylor voltex. It is observed that the direction of the voltex motion depens on the rotation speed of the inner cylinder.

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  • 1310 2次元脈動流動層内の粒子流動解析 : 2次元モデルと3次元モデルの比較(OS-7 気体・液体・固体)

    西林 誠二, 三好 淳之, 川口 寿裕, 田中 敏嗣, 辻 裕

    関西支部講演会講演論文集   2000 ( 75 )   "13 - 19"-"13-20"   2000年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

    Discrete element simulations are performed to investigate the effect of pulsating gas velocity on the bed expansion and the bubble formation in two-dimensional pulsating fluidized beds. Simulations are performed using not only 2D model but also fully-3D model. The bed expansion in the case of pulsating gas injection becomes larger than that without pulsation. In the low pulsation frequency range, the bed expansion and the bubble diameter take the maximum value. Their values are independent of the pulsation frequency for f_p >4.0Hz. There is no significant difference between the macroscopic flow pattern obtained from 2D and 3D model.

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  • 314 MPS法による流体中の壁面と固体円柱の衝突問題に関する数値解析(OS-7 数値計算法の開発)

    野上 傅生, 川口 寿裕, 田中 敏嗣, 辻 裕

    関西支部講演会講演論文集   2000 ( 75 )   "3 - 33"-"3-34"   2000年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会  

    Numerical analyses of incompressive flows around a solid cylinder approaching to a solid wall are performed to examine the applicability of Moving Particle Semi-implicit (MPS) method to studying the influence of fluid motion on interaction between solid bodies. In this study, fluid flow and motion of the solid cylinder are calculated by using MPS method, which is a kind of particle methods. The results are compared with those of BFC numerical simulations. It is found that the predicted particle approaching velocities are slightly larger than those of BFC numerical simulations. The effect of size of the particle element are also studied.

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  • E214 DEM による 2 次元脈動流動層内粒子流動解析

    川口 寿裕, 西林 誠二, 三好 淳之, 田中 敏嗣, 辻 裕

    日本流体力学会年会講演論文集   2000   359 - 360   2000年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本流体力学会  

    The present paper describes about a discrete particle simulation of pulsating fluidized beds. We investigated numerically the effect of pulsation of the gas velocity on the particle motion. When the pulsation frequency was low, particles moved violently up-and-down synchronizing with the pulsation of the gas velocity. When the pulsation frequency was high enough, the particle motion became independent of the frequency. In this saturated state, the bed expansion from the non-pulsating condition was not very notable. However, it was found that the mean kinetic energy of particles increased significantly. It was verified that pulsation of the gas velocity enhances the particles' convective motion.

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  • ISMF'97, ISMNP'97に参加して

    川口 寿裕

    混相流   11 ( 4 )   401 - 403   1997年12月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本混相流学会  

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講演・口頭発表等

  • Relation between Segregation Patterns and Flow Modes in Tapered Rotating Drum Using MRI

    Hirotaka Yada, Toshihiro Kawaguchi, Takuya Tsuji, Toshitsugu Tanaka

    The 3rd International Workshop on Process Tomography (IWPT-3)  2009年4月 

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    開催地:東京  

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  • NMR Study on Relation between Segregation Patterns and Flow Modes in Tapered Rotating Drum

    Hirotaka Yada, Toshihiro Kawaguchi, Takuya Tsuji, Toshitsugu Tanaka

    The 3rd International Symposium on Advanced Fluid/Solid Science and Technology in Experimental Mechanics (ISEM 2008)  2008年12月 

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    開催地:台南(台湾)  

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  • DEM-CFD Simulation and Infrared Thermography Measurement of Particle Temperature Distribution in Fluidized Bed

    Kaoru Yoshikawa, Takuya Sakurai, Toshihiro Kawaguchi, Takuya Tsuji, Toshitsugu Tanaka

    The 3rd International Symposium on Advanced Fluid/Solid Science and Technology in Ex-perimental Mechanics (ISEM 2008)  2008年12月 

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    開催地:台南(台湾)  

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  • Particle Temperature Distribution in Two-Dimensional Fluidized Bed with Heat Transfer: DEM Simulation and Infrared Themography Measurement

    Takuya Sakurai, Toshihiro Minami, Koji Kamimura, Toshihiro Kawaguchi, Toshitsugu Tanaka, Takuya Tsuji, Yutaka Tsuji

    International Symposium on Advanced Fluid/Solid Science and Technology in Experimental Mechanics  2007年9月 

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    開催地:大阪  

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  • DEM Simulation and Infrared Thermography Measurement of Fluidized Bed with Heat Transfer

    Takuya Sakurai, Toshihiro Minami, Toshihiro Kawaguchi, Toshitsugu Tanaka, Takuya Tsuji, Yutaka Tsuji

    6th International Conference on Multiphase Flow  2007年7月 

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    開催地:ライプチヒ(ドイツ)  

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  • Visualization of Size Segregation inside a Vibrated Granular Bed Using MRI

    Toshihiro Kawaguchi, Masahiro Yabuno, Yutaka Tsuji

    6th International Conference on Multiphase Flow  2007年7月 

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    開催地:ライプチヒ(ドイツ)  

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  • Experimental Study on the Interaction between Burgers Vortex and a Solid Particle Using 2D PIV Measurement

    Yohsuke Tanaka, Takuya Tsuji, Toshihiro Kawaguchi, Toshitsugu Tanaka, Yutaka Tsuji

    59th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics  2006年11月 

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    開催地:タンパベイ(米国)  

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  • Analytics Challenge - Computational Oral and Speech Science on E-Science Infrastructures

    Kazunori Nozaki, Masaaki Noro, Masashi Nakagawa, Susumu Date, Kenichi Baba, Steven Peltier, Toshihiro Kawaguchi, Toyokazu Akiyama, Hiroo Tamagawa, Yohsuke Tanaka, Shinji Shimojo

    2006 ACM/IEEE Conference on Supercomputing  2006年11月 

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    開催地:タンパベイ(米国)  

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  • Measurement of Particle Temperature Distribution in Fluidized Bed Using Themography

    Takuya Sakurai, Toshihiro Kawaguchi, Toshitsugu Tanaka, Yutaka Tsuji

    International Symposium on Advanced Fluid/Solid Science and Technology in Experimental Mechanics  2006年9月 

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    開催地:札幌  

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  • MRI Measurement of Particle Velocity in Spouted Bed

    Toshihiro Kawaguchi, Taichi Yoshida, Yutaka Tsuji

    International Symposium on Advanced Fluid/Solid Science and Technology in Experimental Mechanics  2006年9月 

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    開催地:札幌  

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  • Experimental Study on the Interaction between Burgers Vortex and a Solid Particle Using 2D PIV Measurement

    Yohsuke Tanaka, Kazuaki Otsu, Toshihiro Kawaguchi, Yutaka Tsuji

    International Symposium on Advanced Fluid/Solid Science and Technology in Experimental Mechanics  2006年9月 

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    開催地:札幌  

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  • DEM Simulation of Fluidized Bed with Considering Similarity Model (Similarity Condition from Non-Dimensional Equations of Change)

    Kimiaki Washino, Chih-Hung Hsu, Toshihiro Kawaguchi, Yutaka Tsuji

    5th World Congress on Particle Technology  2006年4月 

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    開催地:オーランド(米国)  

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  • Drag Force Model for Fluidized Bed of Binary Mixture of Particles

    Youhei Okayama, Atsunobu Doi, Toshihiro Kawaguchi, Toshitsugu Tanaka, Yutaka Tsuji

    5th World Congress on Particle Technology  2006年4月 

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    開催地:オーランド(米国)  

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  • MRI Measurement of Axial Segregation in a Rotating Tapered Drum

    Toshihiro Kawaguchi, Kenji Tsutsumi, Yutaka Tsuji

    5th World Congress on Particle Technology  2006年4月 

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    開催地:オーランド(米国)  

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  • MRI Measurement of Particle Velocity Distribution in Hopper Flow

    Masahiro Yabuno, Toshihiro Kawaguchi, Yutaka Tsuji

    5th World Congress on Particle Technology  2006年4月 

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    開催地:オーランド(米国)  

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  • Development of an In-Line Stereoscopic PIV System to 3-Component Velocity Measurements with a Single Camera

    Yohsuke Tanaka, Kazuaki Otsu, Toshihiro Kawaguchi, Yutaka Tsuji

    5th World Congress on Particle Technology  2006年4月 

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    開催地:オーランド(米国)  

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  • Simulation of Fluidized Bed by Virtual Particle Method

    Chih-Hung Hsu, Toshihiro Kawaguchi, Keh-Chin Chang, Yutaka Tsuji

    The 3rd Taiwan-Japan Workshop on Mechanical and Aerospace Engineering  2005年11月 

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    開催地:花蓮(台湾)  

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  • MRI Measurement of Granular Motion in Rotating Drum

    Toshihiro Kawaguchi, Kenji Tsutsumi, Yutaka Tsuji

    The 4th World Congress on Industrial Process Tomography  2005年9月 

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    開催地:会津  

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  • MRI Measurement of Size Segregation in a Rotating Drum

    Toshihiro Kawaguchi, Kenji Tsutsumi, Yutaka Tsuji

    Powders & Grains 2005  2005年7月 

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    開催地:シュツットガルト(ドイツ)  

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  • Numerical Simulation of Segregation in Fluidized Bed Using Discrete Element Method and the Experimental Verification

    Zhihong Liu, Tetsuya Hirata, Toshihiro Kawaguchi, Toshitsugu Tanaka, Yutaka Tsuji

    The 3rd International Symposium on Two-Phase Flow Modelling and Experimentation  2004年9月 

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    開催地:ピサ(イタリア)  

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  • Development of Plug Flow Model for Standpipe Flow

    Toshihiro Kawaguchi, Yuu Horii, Toshitsugu Tanaka, Yutaka Tsuji

    The 5th International Conference on Multiphase Flow (ICMF2004)  2004年5月 

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    開催地:横浜  

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  • The Similarity for Simulation of Fluidized Bed

    Zhihong Liu, Tetsuya Hirata, Toshihiro Kawaguchi, Toshitsugu Tanaka, Yutaka Tsuji

    The 5th International Conference on Multiphase Flow (ICMF2004)  2004年5月 

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    開催地:横浜  

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産業財産権

  • 容器内粒子の挙動シミュレーション方法及び挙動シミュレーション装置

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    出願番号:特願平9-066999  出願日:1997年3月

    公開番号:特開平10-260159  公開日:1998年9月

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  • 回転混合容器内の粒子挙動シミュレーション装置

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    出願番号:特願平5-231785  出願日:1993年9月

    公開番号:特開平7-084992  公開日:1995年3月

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 微視的ならびに巨視的な歩行者挙動計測データに基づく歩行者行動モデルの高精度化

    研究課題/領域番号:19K04936  2019年4月 - 2022年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    川口 寿裕

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    配分額:4420000円 ( 直接経費:3400000円 、 間接経費:1020000円 )

    歩行者行動モデルを改良することで、歩行者シミュレーションの高精度化を目指した。このため、遠方からのビデオ撮影による巨視的計測とアイトラッカーを用いた視線追跡による微視的計測の両手法によるデータ収集を行った。通路上の歩行位置、障害物の回避方向、歩道上の自転車・歩行者混在時の挙動について計測を実施した。計測データをもとに、力学ベース歩行者モデルのパラメータを決定し、歩行者行動モデルの高精度化に成功した。

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  • 高密度群集の歩行経路追跡システムの開発と歩行者シミュレーションモデルの高精度化

    2016年4月 - 2019年3月

    日本学術振興会  科学研究費補助金 基盤研究(C) 

    川口 寿裕

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

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  • 群集事故解析のための粒子モデルシミュレーション手法の開発とその検証

    2013年4月 - 2016年3月

    日本学術振興会  科学研究費補助金 基盤研究(C) 

    川口 寿裕

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

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  • 土石流発生時における危険区域予測システムの開発に関する研究

    2010年4月 - 2013年3月

    日本学術振興会  科学研究費補助金 基盤研究(C) 

    川口 寿裕

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

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  • 粒子クラスターの3次元空間構造の解明

    研究課題/領域番号:17560149  2005年 - 2006年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    田中 敏嗣, 辻 裕, 川口 寿裕, 辻 拓也

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    配分額:3600000円 ( 直接経費:3600000円 )

    本研究では数値解析により,固気二相流中で形成される粒子クラスター流動における粒子クラスターの3次元空間構造について調べた.計算では,3方向を周期境界で囲まれた粒径128μmの球形ガラス粒子の空気中での重力沈降流動に対して,粒子に対して剛体球モデルによる粒子追跡法による計算,流体に対してNS方程式の直接数値シミュレーションを行い,両者のtwo-wayカップリング計算を行った.得られた結果を以下に示す.
    1.計算領域の大きさが粒子クラスターの空間構造に及ぼす影響について,粒子濃度の鉛直方向および水平方向に対するパワースペクトルに基づいて調べた.その結果,計算領域の大きさには関わらず,水平方向では波数が150m^<-1>以上,鉛直方向では波数が100m^<-1>以上でパワースペクトル分布はほぼ一定値を示した.水平方向に対する波数が150m^<-1>以下,鉛直方向に対する波数が100m^<-1>以下では波数の減少とともにパワースペクトル分布は増大した.ただし,水平方向のパワースペクトル分布については水平方向の計算領域が大きな場合(256mm),鉛直方向のパワースペクトル分布については鉛直方向の計算領域が大きな場合(384mm以上)に,再び低波数域でパワースペクトル分布が一定値示す傾向が得られた.
    2.さらに大きな計算領域に対する計算を可能にするため,粒子間衝突計算にDSMC法を導入し,決定論的方法による粒子間衝突計算を用いた計算結果による検証を行い,DSMC法を用いた計算が十分な精度を有することを示した.
    3.粒子濃度のパワースペクトル分布を基にして,ローパスフィルターにより粒子クラスターの3次元構造を抽出し,可視化する手法を提案し,これによる粒子クラスターの3次元構造の観察を行った.また,粒子クラスターの3次元構造と,流体の低速ストリークおよび高速ストリークの3次元構造を可視化し,観察を行った.

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  • 熱移動を伴う高濃度固気二相流内流動現象の流動解析に関する研究

    研究課題/領域番号:15360094  2003年 - 2004年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    辻 裕, 田中 敏嗣, 川口 寿裕

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    配分額:15400000円 ( 直接経費:15400000円 )

    本研究は熱移動を伴う高濃度固気二相流内の流動現象を解析するための数値解析コードの開発を目的とした.個々の粒子レベルでの熱移動モデルを開発するため,赤外線サーモグラフィーを利用した層内粒子温度分布計測を行い,数値解析結果と比較した.実験および数値解析について,以下にそれぞれ具体的な研究成果をまとめる.
    実験
    2次元流動層内の粒子温度分布を計測するための実験装置を作製した.赤外線サーモグラフィーで層内温度を計測するため,赤外線の透過率が高いスピネルガラス(116mm×116mm)を窓材として用いた.層全体の伝熱特性に及ぼす粒子物性の影響を調べるために,ガラスとアルミニウムの2種類の球形粒子を用いて結果を比較した.
    摂氏50度および100度に加熱した空気を流動層内に流入させ,流動状態にある粒子の層内粒子温度分布を調べたところ,アルミニウム粒子に比べてガラス粒子の方が温度変化が大きいことが確認された.また,流動層全体としての伝熱特性に関しては,粒子間の熱移動の影響は小さく,粒子-流体間の熱交換や粒子対流による熱移動が支配的であることが確認できた.
    数値解析
    実験の結果より,粒子間の熱移動は無視し,粒子-流体間の熱移動のみに関してモデリングを行った.定量的な一致にまでは至らなかったが,定性的には本モデルによる数値解析と実験とで一致する結果が得られた.
    また,本数値解析コードの流体抵抗力モデルに関して,より現実的な問題に適用するために,粒径分布がある場合のモデリングを行った.さらに,大規模計算を行うための一つの方法として,相似則モデルを提案し、検討を行った.

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  • 固気二相流中で形成される粒子メゾスケール構造の制御に関する研究

    研究課題/領域番号:13650181  2001年 - 2002年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    田中 敏嗣, 川口 寿裕, 辻 裕

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    配分額:3600000円 ( 直接経費:3600000円 )

    鉛直ダクト内を重力沈降する粒子群により形成される粒子クラスター流動について実験と計算を行い,流動制御を目的とした実験データの収集と流動予測のための数値解析を行った.
    実験では,一辺が20cmの正方形断面をもつ鉛直ダクト内のクラスター流動に対して,レーザーシートを用いたクラスター空間構造の可視化,光ファイバー粒子濃度計測システムによる局所粒子濃度変動の計測,さらに位相ドップラー流速計による粒子速度,粒径および気流速度の同時測定を行った.局所粒子濃度変動の計測結果より,平均粒子濃度,粒子濃度の確率密度分布,粒子濃度変動のパワースペクトルを得た.また,位相ドップラー流速計による測定結果より,粒子・流体間の平均相対速度,変動速度強度,粒子・流体の速度相関,粒径・粒子速度相関などを求めた.これらの詳細な実験データは,数値予測モデルの検証や流動制御の目的のために貴重な知見を与えるものである.
    数値解析においては,粒径分布が粒子クラスターの空間構造に及ぼす影響を検討した.その結果,粒径分布の影響によりクラスターの空間スケールは大きくなる傾向を示し,実験での観測結果により近い予測を与えることが分かった.粒子濃度の確率密度分布は粒径分布の影響により分布の広がり小さくなる傾向を示し,これについても実験結果により近い結果を与えることが分かった.また,粒径分布のある場合には粒子濃度むらの発達が抑制され,その効果には粒径分布に起因する粒子速度変動の強度が関係することが分かった.また,粒径が粒子クラスター構造に及ぼす影響を調べた結果,粒径の増大によりクラスタースケールも増大する結果を得た.以上の結果より,本数値解析モデルの妥当性が検証され,粒径分布による流動制御の可能性が示された.

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  • 高濃度固気二相流の流動制御に関する研究

    研究課題/領域番号:13450075  2001年 - 2002年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    辻 裕, 川口 寿裕, 田中 敏嗣, 吉岡 宗之

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    配分額:15500000円 ( 直接経費:15500000円 )

    本研究は高濃度固気二相流中に現れるメゾスケール構造の流動を制御することを目的として行われた.まず,流動層を対象として,層内に発生する気泡の大きさや挙動を制御する目的で,吹き込む気流に脈動を付加した.ある周波数域で脈動を付加したときに特徴的な気泡の発生パターンが得られることが,実験,数値計算の両方で確認された.しかし,実験と計算で気泡挙動に差異も見られた.空気分散板における圧力損失を考慮した数値計算を行うことで計算結果は実験結果とよく一致するようになり,数値計算において空気分散板の圧力損失の影響を考慮する必要があることが明らかとなった.以上の結果から,気流脈動の付加により流動層内気泡挙動を制御できる可能性があり,最適操作条件を数値解析により求めることが可能になると考えられる.
    次に,スタンドパイプ流れにおけるプラグの挙動について調べた.管壁の影響を考慮して流体抵抗係数を補正することで計算と実験におけるプラグ長さおよび移動速度が定量的に一致することを確認した上で,計算結果からプラグの長さ,移動速度,分裂頻度などに関して統計的に調べ,相関式を求めた.それらの相関式を用いて,定常状態における1次元スタンドパイプ内に発生するプラグ流動を予測するモデルを開発した.スタンドパイプ流れに対しても気流脈動を付加し,これらのプラグ挙動について比較することでその効果を調べることができると考えられる.
    さらに,本数値計算を実装置スケールの大規模計算に拡張するためのツールとして,実際よりも大きなモデル粒子を用いて実際の流動を模擬する相似則モデルを提案した.本相似則モデルを流動層内の粒子流動に適用し,モデル粒子の大きさが層内気泡挙動におよぼす影響について調べた.

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  • 高濃度固気二相流中の流動現象に対する相似則モデルの開発

    2000年4月 - 2002年3月

    日本学術振興会  科学研究費補助金 奨励研究(A) 

    川口 寿裕

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

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  • 固気二相流中で形成される粒子メゾスケール構造に関する研究

    研究課題/領域番号:11650175  1999年 - 2000年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    田中 敏嗣, 川口 寿裕, 辻 裕

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    配分額:3600000円 ( 直接経費:3600000円 )

    本研究で得られた成果の要約を以下に示す。
    (1)光ファイバーを用いた反射型の局所粒子濃度測定システムを開発した。プローブ先端の測領域の大きさの測定などを行い,本システムの特性を明らかにした。さらに,鉛直管内を重力沈降する流れを用いて,局所粒子濃度測定システムの検定(反射高強度-粒子濃度)を行った。
    (2)本局所粒子濃度測定システムを鉛直ダクト内を重力沈降する流れに対して適用し,断面内の濃度分布および局所粒子濃度の時間変動の測定を行った。この結果,流路壁面付近で粒子濃度が増加すること,粒子流量が大きくなると,この傾向が大きくなることが分かった。また,濃度変動の周波数解析などを行い,メゾスケール構造の関するデータを得た。
    (3)鉛直ダクト内の重力沈降流れに対して,レーザーシート可視化装置を用いて,粒子クラスターの可視化を行った.鉛直および水平面内の粒子クラスター構造は,循環流動層内のライザー内で得られている測定例に近いものであった.
    (4)実験条件に対してLESおよびDNSによる数値解析を行った。数値解析は流路中央部の流れを対象として行った。また本計算条件において,DNSによる数値解析が可能であることを示した.
    (5)局所粒子濃度の時間変動のパターンについて,本数値解析で得られた結果は,実験結果とほぼ一致した。また,局所粒子濃度の時間変動のパワースペクトルおよび粒子濃度の確率密度分布についても両者は良好な一致を示した。粒子クラスター構造についても,実験と計算はほぼ一致する結果が得られた.

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  • 粒子複雑系大規模数値解析システムの開発

    研究課題/領域番号:10555060  1998年 - 1999年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    辻 裕, 川口 寿裕, 田中 敏嗣, 吉岡 宗之

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    配分額:11400000円 ( 直接経費:11400000円 )

    大きな記憶容量を搭載した計算機を導入し、離散要素法(DEM)計算を用いた粒子複雑系大規模数値解析を行うシステムを開発した。これまでDEMによる数値解析手法の適用は2次元あるいは小規模な系に限定されてきたが、このシステムを用いることでより大規模な系への適用が可能となった。例として、鉛直管内プラグ流、円筒容器内噴流層、矩形容器内流動層などの3次元固気二相流動現象の大規模数値解析を行った。現象によって、流体運動を1次元や2次元で計算するという簡略化を行ったが、いずれの計算においても粒子群の3次元流動現象が得られ、対応する実験結果ともよく一致した。
    また、単粒子破壊や回転二重円筒内粒子挙動の数値解析を行い、興味深い知見を得た。これらの計算においては粒子数はそれほど多くはないが、粒子間を結合させておくための付加的な力を記憶させておくための大きなメモリが必要であったり、定常流動状態に達するのに長時間の計算が必要であるなど、大きな計算負荷がかかるため、やはり本システムが有効に活用された。
    さらに、実験において個々の個体粒子の挙動を追跡するためにPTV計測システムを構築した。この計測システムを用いて2次元流動層内の粒子流動パターンを得た。DEMによる数値解析結果と比較したところ、特に気泡周囲の粒子運動において、両者によい一致が見られた。

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  • 混相乱流中に形成される粒子大規模構造の数値解析

    研究課題/領域番号:09650188  1997年 - 1998年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    田中 敏嗣, 川口 寿裕, 辻 裕

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    配分額:3200000円 ( 直接経費:3200000円 )

    チャネルを下向きに流れる固気二相流の流動についてLESによる数値解析を行い、乱流中の大規模渦の空間構造と粒子クラスターの空間分布の相関について調べた。まず、高空間分解能をもつLESにより計算された流体の流れ場にフィルタリングを施す手法により、小径の粒子の乱流拡散を正確に表現するために必要なLESの空間解像度について検討を行なった。その結果、LESの空間解像度の粒子運動への影響が粒子の乱流渦との相互作用時間に基づくストークス数で整理できることを明らかにするとともに、本研究で比較の対象とするスタンフォード大学のグループの実験をLESで取り扱うために必要な空間解像度の条件を得た。次に、上記の実験で用いられた3種類の粒子の条件についてLESを行ない、以下の知見を得た。(1)流体運動に対して粒子-流体間相互作用を考慮するtwo-way couplingにより予測された流れ場において、計算で予測された粒子クラウドは壁面付近では流体の高速ストリークに集中すし、それを考慮しない従来の報告例とは逆の傾向を示した。また、粒子間衝突により粒子の壁面への集中が大きく緩和された。(2)流路中央における粒子濃度分布について、本計算結果は実験結果とほぼ一致した。以上の結果より、固気二相乱流のLESによる解析におけるtwo-way couplingと粒子間衝突の重要性が明らかとなった。
    計算との比較実験および観測が容易な2次元流動層中の粒子クラスター構造に対して、流路壁面の存在と粒径分布の影響について検討を行った。まずこれらの影響を無視した計算では、クラスター構造の定性的な傾向は実験と一致するものの、予測されるクラスターは実験結果に対して2倍程度の大きさをもつものとなった。前後壁面の影響を考慮した計算では、大きさに対する差はかなり小さくなった。ここで比較の対象とした実験の条件では、粒径分布の影響は小さなものとなった。

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  • LES乱流モデルによる混相乱流構造の数値解析

    研究課題/領域番号:07650205  1995年 - 1996年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    田中 敏嗣, 川口 寿裕, 辻 裕

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    配分額:2000000円 ( 直接経費:2000000円 )

    1.固気二相チャネル乱流のLES
    流れ場としてチャネルを下向きに流れる固気二相流をとりあげ、LESによる流れの数値解析を行った。粒子の運動はLagrange的に追跡し、粒子間衝突は決定論的にを取り扱う方法を採用した。主流に垂直な方向の粒子速度の変動は粒子間衝突の影響を強く受け、粒子間衝突を無視した場合の約2倍の変動速度強度となった。また、粒子間衝突の影響を考慮した場合に粒子の変動速度強度は実験とよく一致し、希薄な場合であっても粒子運動に対する粒子間衝突の影響が大きいことがわかった。
    計算結果をAVSを用いて可視化する事により、粒子の空間分布と乱流構造の関係について調べた。壁面付近の構造について観察した結果、気流の低速ストリークの位置に粒子が集中する傾向が見られた。
    2.粒子クラスターの構造
    LESによる計算により乱流中で粒子が流れの構造により濃度むらを形成することがわかった。さらに粒子濃度が増大した場合には、粒子群はさらに高濃度のクラスターを形成し、乱流構造にさらに大きな影響を及ぼす。この影響は粒子クラスターの構造に大きく依存するため、粒子クラスターの空間構造について計算を行った。鉛直上向きの流れについて計算を行った結果、クラスターの形成が得られ、3次元構造について分析を行った。また、粒径がクラスターの空間スケールに大きな影響を及ぼすことがわかった。

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  • 粒子モデル計算機を用いた高濃度粒子流動の数値解析法の開発

    研究課題/領域番号:07555379  1995年 - 1996年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    辻 裕, 川口 寿裕, 田中 敏嗣, 吉岡 宗之

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    配分額:600000円 ( 直接経費:600000円 )

    粒子モデル専用機(GRAPE)の効果を調べるために、無重力真空の立方体容器内の粒子の運動計算を行った。各粒子は帯電しており、各粒子間にはクーロン力が作用する。通常の離散粒子法は近隣の粒子との相互作用を考えることで 十分であるが、クーロン力の場では遠隔粒子の作用も考慮しなければならない。そこでGRAPEの威力が期待される。期待通り、粒子数の増加にともなって、GRAPEによって計算時間の短縮を確認することができた。さらに粒子接触判定を短縮する方法を考案し、GRAPEと併用すると計算時間のさらに大幅に短縮されることがわかった。
    上記研究と平行してクーロン力の作用する場での粒子運動を効率的に行うアルゴリズムの開発に取り組んだ。ある粒子に働くクーロン力にはその粒子を取り巻く全ての粒子からの寄与を含まれる。粒子個々についてクーロン力を求めることが最も厳密であるが、本研究では以下の近似的手法を考案した。つまり、領域を適当な大きなのセルに分割する。各セルには複数の粒子が存在する。セル内の粒子が遠隔のある粒子に作用するクーロン力を計算する場合、セル内の粒子の荷電量を合計し、セルを代表する1つの粒子に置き換えた。これを本研究ではグループ化と読んでいる。セル内の粒子群を代表する粒子の重心位置をどこに定めるか、などの点に関して、グループ化においても種々の方法が存在する。本研究では各グループ化による結果の差について考察した。
    また、帯電量の異なる同種粒子間接触にともなう電荷移動をモデル化して離散粒子法に導入する研究も行った。さらに離散粒子法の応用範囲を広げるために、2次元と3次元の関係、非球形の影響などについても調べた。

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  • 粉粒体マイクロダイナミクスに基づく計算機シミュレーションとその検証

    研究課題/領域番号:06402034  1994年 - 1995年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  一般研究(A)

    辻 裕, 川口 寿裕, 田中 敏嗣, 吉岡 宗之

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    配分額:18800000円 ( 直接経費:18800000円 )

    粉粒体現像は昔から数理的解析の困難な現象として、多くの研究者を悩ましてきた。実験による相関式の導出が研究スタイルとしても定着し、基礎方程式から出発する数理的な方法はなかなか育たなかった。しかし個々の粒子に着目する離散型シミュレーションが計算機の能力の拡大によってようやく可能となったことから、この分野を取り巻く状況に大きな変化が見え始めた。本研究はこのような背景のもとに計画され、以下の2項目の目的を掲げた。(1)離散粒子法を定量的一致を与える方法へ発展させること、(2)3次元の大規模シミュレーションへ発展させる。定量的一致を得るには、付着力、非球形度その他の影響を考慮したモデルを開発すると同時に実験による詳細な検証が不可欠である。従って(1)の目的のために高速ビデオおよび画像解析装置を用いた実験装置を組立て測定を行い、定性的のみならず定量的にも計算と実験の比較を行った。種々の場合の比較によってモデルの欠陥が明らかになった。欠陥を解決するために考案された非球形モデルのように、検証実験は数値解析で用いるモデルの精密化にきわめて有効であった。当初、付着力に関しては液膜によるものを解析する予定であったが、静電気による付着力に注目した。さらに粒子が流体中で分散状態にある場合にも計算を行った。これについては粒子クラスターの形成が循環流動層の分野で非常に大きな関心を持たれているが、粒子間衝突の繰り返しによって形成されることが本研究で明らかになった。(2)の目的に先立ち本研究では比較的少ない粒子数の計算によってボールミル内と流動層について2次元と3次元の比較を行った。ついで軸対象な流れ場を扱い、粒子運動については3次元の、流体運動については軸対象2次元という準3次元的計算法を考案し計算を行った。この手法により軸対象容器が主な実際の化学装置に対する計算が可能であるこことが明らかになった。

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  • 離散的手法による流動層内流動現象の数値シミュレーションに関する研究

    1992年4月 - 1993年3月

    日本学術振興会  科学研究費補助金 奨励研究(A) 

    川口 寿裕

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

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  • 空気輸送エキスパートシステムの構築

    研究課題/領域番号:04555044  1992年 - 1993年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  試験研究(B)

    辻 裕, 川口 寿裕, 田中 敏嗣, 吉岡 宗之

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    配分額:4000000円 ( 直接経費:4000000円 )

    初年度は、空気輸送の文献の収集し、結果を整理した。輸送特性に大きく影響する粉体物性についてのデータは少ないが、管路や輸送量については一応データが記録されていることがわかった。以上の調査をふまえデータベースの構造を検討し、データベースのひな形を作成した。そして、種々の検索プログラムを作成し、過去のデータの有効利用の方法について具体例を示すことができた。次年度は空気輸送の種々の条件が与えられた場合について、管路に沿って運動方程式を数値積分することによって流れ方向における圧力損失、粒子速度を求める数値計算プログラムの作成に重点が置かれた。特にプログラム内容を知らなくても使えるように対話形式でデータの入力されるようにプログラムを作成した。粒子投入点から回収点までの距離が比較的短い管路気体の物性値の変化はわずかであるが、長くなると気体の圧力低下にともなう物性値の変化が無視できなくなる。本プログラムでは、気体の物性値の変化を無視する場合と考慮する場合に分けてプログラムを完成させた。粒子の大きさ、密度が与えられた場合、まず浮遊速度が計算される。ついで時間当たりの輸送量、粒子供給点での気体圧力、温度が入力されると最適な管径が提示される。JIS規格にある管を選定すると管路の構成に移る。すなわち水平部、鉛直部の長さやその組み合わせが入力される。曲管についても過去の経験によって最適な曲率がデフォルト値として与えられるが、任意の曲率を与えることも可能である。

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教育内容・方法の工夫(授業評価等を含む)

  • 必修の数学の授業では、毎回の講義で演習問題を用意し、指名した学生に板書させた上、講評を加えている。また、半期に2回程度の小テストを実施し、内容の理解度をチェックしている。小テストについては全問について後日解答を示し、解説を加えている。 IT実習においては作成した講義資料を事前にWeb上にアップロードし、学生の自主的な予習を促している。また、毎週ふりかえりメールを出させ、分かりにくかったと指摘のあった箇所については次週に再度説明するなど、フィードバックしている。

作成した教科書、教材、参考書

  • 講義においては特に教科書を指定せず、独自の資料を作成し、それに基づいて進めている。

教育方法・教育実践に関する発表、講演等

  •  特になし

その他教育活動上特記すべき事項

  •  特になし