“複雑すぎて不可能”を突破:堆積物を含む流体の混合を高精度でモデル化

2026-03-11 沖縄科学技術大学院大学

沖縄科学技術大学院大学(OIST)トリノ大学研究チームは、堆積含む流体ない流体混合過程精度再現する大規模流体シミュレーション実施し、粒子含む流体混合統一理論モデル提案した。研究では10粒子計算格子3次元計算により、粒子流体相互作用考慮したナビエ–ストークス方程式き、沈降粒子周囲流体巻きんで堆積プルーム形成混合速度加速させる仕組み解明した。成果雨粒落下、河口堆積拡散、超新星残骸物質拡散など理解進めるとともに、廃水処理、化学精製、環境保全など分野流体工学応用期待れる。

“複雑すぎて不可能”を突破:堆積物を含む流体の混合を高精度でモデル化
10万個の球状粒子と数億点の3次元流体格子からなる、重力によって下方へ沈降する流体シミュレーションのレンダリング画像。© タンドゥレラほか(2026年)より改変

<関連情報>

乱流沈降における新しい混合形態 New Form of Mixing in Turbulent Sedimentation

Simone Tandurella, Marco Edoardo Rosti, Stefano Musacchio, and Guido Boffetta
Physical Review Letters  Published: 11 March, 2026
DOI: https://doi.org/10.1103/tc5z-rxcf

Abstract

We study the sedimentation of finite-size inertial particles in a Rayleigh-Taylor-like setup using state-of-the-art direct numerical simulations. The falling particles are observed to produce two distinct regions: a leading mixing layer with a linear concentration profile followed by a bulk region of uniform density. Unlike classical RT turbulence, the mixing layer extension accelerates with an anomalous, noninteger exponent, while the bulk region moves at a constant velocity. A one-dimensional model based on a local hindered settling law accurately captures the observed dynamics and its dependence on the particle-to-fluid density ratio. The present Letter identifies a new regime of convective mixing which develops at the front of particle suspensions in sedimentation processes.

0106流体工学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました