Journal of Adhesion and Interface (접착 및 계면)

The Society of Adhesion and Interface, Korea (한국접착및계면학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

A Study on Heaping of Granules

알갱이 군의 무더기 현상에 관한 연구

  • Received : 2013.10.21
  • Accepted : 2013.12.17
  • Published : 2013.12.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

In order to elucidate the granular heaping phenomenon, the movement behaviors of 3 different types of granule (millet, sand and thin foil disc) have been investigated by applying the vertical or the rotational vibration to each of the 3 vessels, respectively containing one of the 3 types of granule. In case of vertical vibrations, all of them showed the heaping phenomenon like Gerner's simulation, and that in the order of the millet, sand and thin foil disc, regardlessly of weight. Especially, a heaping of disc granules was proven to be relatively delayed, and that with several small complex clutters. For rotational vibration, the central area of vessel turned out to rise up due to the repulsive force by vessel wall as well as the collision between elastic granules, right after the turning point of vibration. Even spiral pattern was made when the rotational vibration amplitude got higher. From these facts, one can see that the heaping be characterized by the inclusion of attractive granules as well as the vibrational type applied to granule vessel.

알갱이 군에 형성되는 무더기 현상을 이해하기 위하여, 좁쌀, 모래, 은박 원판 등의 알갱이 군에 대하여 수직진동 및 회전진동을 적용하여 이들의 움직임을 조사하였다. 수직진동의 경우, Gerner의 연구처럼 무더기가 형성되었으나, 알갱이 무게와 관계없이 좁쌀, 모래, 은박원판의 무더기가 순으로 형성되었고, 은박원판의 무더기는 좁쌀과 모래에 비해 훨씬 복잡하게 나타났다. 또 회전진동의 경우, 알갱이는 용기 벽과 중력 및 알갱이 끼리 탄성 밀리기에 의해 중앙부위가 위로 솟아오르는 현상이 나타났으며, 회전진동 진폭이 큰 경우엔 나선형 문양이 나타나기도 했다. 이는 알갱이 군에 원심력, 알갱이 간 인력 및 세차운동 등이 가해지면, 무더기 현상이 지연되거나 더 난잡해짐을 의미한다. 이러한 사실로부터 화공재료 등의 알갱이의 무더기 현상은 용기의 진동 특성뿐 아니라 알갱이 간 인력의 유무에 따라서도 결정됨을 알 수 있다.

Keywords

References

  1. 이귀종, 이영일, 권지한, 김동훈, 구리분말과 구리 페이스트 및 구리분말 제조방법, 대한민국 등록특허 10-2011-0143416 (2011)
  2. 연합뉴스, "구리로 된 전기 통하는 접착제 개발", jyoung@yna. co.kr (2011).
  3. H. J. van Gerner et al., Phys. Rev. Lett., 103, 028001 (2009) https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.103.028001
  4. H. M. Jaeger, S. R. Nagel, and R. P. Behringer, Rev. Mod. Phys., 68, 1259 (1996) https://doi.org/10.1103/RevModPhys.68.1259
  5. M. Faraday, Philos. Trans. R. Soc. London, 121, 299 (1831). https://doi.org/10.1098/rstl.1831.0018
  6. S. W. Morris, E. Bodenschatz, D. S. Cannell, and G. Ahlers, Phys. Rev. Lett., 71, 2026 (1993). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.71.2026
  7. H. J. van Gerner et al., Phys. Rev. E, 76, 051305 (2007). https://doi.org/10.1103/PhysRevE.76.051305
  8. 사막과 해변의 모래 문양 사진, 인터넷 네이버 블로그 (2012).
  9. V. V. Sokolovski, Statics of Granular Materials Pergamon, Oxford (1965)
  10. R. M. Nedderman, Statics and Kinematics of Granular Material Cambridge, Cambridge (1992).
  11. M. A. van der Hoef et al., Adv. Chem. Eng. Sci., 31, 65 (2006). https://doi.org/10.1016/S0065-2377(06)31002-2
  12. N. G. Deen et al., Chem. Eng. Sci., 62, 28 (2007). https://doi.org/10.1016/j.ces.2006.08.014
  13. M. A. van der Hoef et al., J. Fluid Mech., 528, 233 (2005). https://doi.org/10.1017/S0022112004003295
  14. W. H. Han, Presentation Report of 2011 KYPT Conference, Korea Univ. (2011).
  15. J. F. Brady, Lecture of the Micro-mechanics of Colloidal Dispersions (Multiscale modeling and Simulation of complex fluids), Uiv. of Maryland, jfbrady@caltech.edu (2007)
  16. J. F. Brady and G. Bossis, Ann. Rev. Fluid Mech., 20, 111 (1988) https://doi.org/10.1146/annurev.fl.20.010188.000551
  17. J. F. Brady and G. Bossis, Ann. Rev. Fluid Mech., 20, 111 (1988) https://doi.org/10.1146/annurev.fl.20.010188.000551
  18. J. F. Brady and A. Sierou, J. Fluid Mech., 448, 115 (2001).
  19. M. C. Cross and P. C. Hohenberg, Rev. Mod. Phys., 65, 851 (1993). https://doi.org/10.1103/RevModPhys.65.851
  20. F. Melo, P. Umbanhowar, and H. L. Swinney, Phys. Rev. Lett., 75, 3838 (1995). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.75.3838
  21. 한국 접착 및 계면학회 편집위원회, 한국 접착 및 계면 학회지 12월호 투고논문 심사평 (2013).