Granular Physics

過去の卒研・修論テーマ

・2021年度卒論(共創学部ディグリープロジェクト)　原竹さくら「保育現場へのICT導入 / Introduction of ICT into Nursery School」
保育士さんへのインタビューや、福岡市内の保育園への電話による聞き取り調査、オンラインアンケート等の行い、現場でどのようなICT導入に効果があるのか調査しました。保護者への連絡はオンライン化による負担軽減が大きかったものの、登園確認は対面での確認と二度手間になってしまってICT導入による負担が増しているという傾向が分かりました。 ICT導入に適している業務とそうでない業務があり、より効果的なICT導入を今後検討していく必要があります。

・2020年度卒論　山口雅也「二次元粉体流における障害物の影響」 (実験)
・2020年度卒論　山科スミレ「粉粒体の安息角に対する障害物の影響」 (実験)
・2020年度卒論　米田翔一「回転円筒容器における単分散粉体系の対流現象」 (実験)
・2020年度卒論　辻村翔輝「円筒容器内の粉体分離現象における回転速度依存」 (実験)

・2019年度修論　近堂くるみ「粒子サイズ・比重に依存した回転ドラムにおける分離ダイナミクス」 (実験)

回転円筒容器内の粉粒体の分離現象について、粒子のサイズや比重の組み合わせを変えた実験を行いました。どういった条件で分離の縞模様ができるか調べました。現在論文準備中です。

・2019年度修論　内海脩帆「回転円筒容器における粉粒体の巨視的対流」 (実験)

高速度カメラを用いて、高充填の場合の円筒容器表面の流動層の流れ場測定を行いました。現在後輩の学生がテーマを引き継いで研究をさらに進めています。

・2019年度卒論　黒河俊介「回転円筒容器における粒径とバンドの振る舞いの関係」 (実験)

珪砂とガーネットサンドでほぼ完全に充填した、回転円筒容器内の粉粒体の分離現象について実験を行いました。珪砂の平均粒径を変えたときの、バンドの速度について実験的に調べました。

・2019年度卒論　河本彩帆「流動状態における粉粒体の粘性」 (実験)

粉粒体を容器に入れて鉛直に加振し、流動化した状態で粘性を測りました。振動数や粒子の粒径を変えて、粘性がどのように変わるかを調べました。

・2019年度卒論　益永真聡「二分散粉体ガスのクラスタリング現象」 (実験)

仕切られた矩形容器の中に、大きさの異なる二種類の容器を入れて鉛直に加振すると、粒子の局在する場所が周期的に変わる現象が知られています。これは粉体時計（砂時計とは違う）と呼ばれます。 3つに仕切った容器を用いて、粉体時計の実験を行い、加振強度を変えて振動周期がどう変わるか調べました。
参考文献：Viridi et al. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.74.041301
Youtube動画：https://www.youtube.com/watch?v=2UqLh0TcxpM

・2017年度修論　大石隼道「回転ドラムにおける粉粒体の分離現象」 (実験)

回転円筒容器内の粉粒体の分離現象について実験を行いました。充填率を回転速度を系統的に変化させて実験を行いました。低充填・低回転速度の時に、従来見られていたパターンとは全く異なる時空間ダイナミクスが現れることを新たに見出しました。現在論文準備中です。
(まさかの、卒論と修論が同じタイトルですが、中身はしっかり発展しています(^^;))

・2017年度卒論　近堂くるみ「回転ドラムによる粉粒体のサイズ分離現象」 (実験)

回転円筒容器内の粉粒体の分離現象について実験を行いました。従来バンドができる条件とされていた動的安息角では、分離が起こるかどうかを正しく予言できない場合が少なくないことが、大石くんの研究で明らかになっていました。本卒論では、比重や大きさを系統的に変えることで、円筒容器内の分離現象が起こる条件を定量的に調べる研究を行いました。粒子の形状の効果を排除するため、ガラスビーズやアクリルビーズ、といった球状粒子を用いて、実験を行いました。
(まさかの、大石くんとタイトルが酷似していますが、中身は完全オリジナルです!!(^^;))

ガラスビーズとアルミナビーズで行った実験。充填率50%。軸方向の分離(axial segregation)が起きています。

・2017年度卒論　岩崎大喜「粉粒体のサイズ分離現象についてのセルオートマトン」 (数値計算)

セルオートマトンという手法を用いて、粉粒体のストラティフィケーションについての数値計算を行いました(参考文献：H. Makse et al., Nature 386, 379-382 (1997))。

左：珪砂とガーネットサンドによるストラティフィケーション(層分離)
右：セルオートマトンによる数値計算結果

・2016年度卒論　徳田真之介「回転円筒容器内での動的安息角に関する3次元系の数値計算」 (数値計算)

粉粒体の分離現象で、粉体の流動性を表す指標として、動的安息角と呼ばれる物理量がよく知られています。これは、流動層が水平面となす角度で、粒子の大きさや、比重、形状などによると言われています。しかし、具体的にどういった物理量で動的安息角で決まるのか、定量的には明らかにされていません。本卒論では、3次元の離散要素法を用いて、円筒容器内の粉粒体の振舞いを調べました。動的安息角や、流動層の流れ場測定を行いました。

・2016年度卒論　都武蔵「回転ドラムによる動的安息角の系統的測定」 (実験)

円筒容器内の動的安息角について、実験的研究を行いました。球状粒子であるガラスビーズを用いて、粒径と回転速度を変えて測定を行いました。

・2015年度卒論　大石隼道「回転ドラムによる粉粒体の分離現象」 (実験)

回転円筒容器内で起こる粉粒体の分離現象に関する実験を行いました。ポピーシードとバジルシード、珪砂とガーネットサンド、という2つの組み合わせで、それぞれの動的安息角の回転速度依存性を調べました。従来よく知られている経験則では、小さいほうの粒子が大きい安息角を持つ(小さい粒子のほうが流れにくい)時にバンドが形成されやすい、ということになっていましたが、上記の二つの組み合わせはいずれもこの条件を満たしていないことが分かりました。分離現象が起こる条件について、より定量的な物理量を明らかにしていく必要があることが分かりました。