Project/Area Number |
21K14098
|
Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
|
Allocation Type | Multi-year Fund |
Review Section |
Basic Section 19020:Thermal engineering-related
|
Research Institution | University of the Ryukyus |
Principal Investigator |
|
Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
|
Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
|
Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
|
Keywords | ナノバブル / 分子動力学法 / 三相界線 / ヤングの式 / 力学的バランス / 濡れ性 / 壁面形状 / 壁面温度 / 三相界面 / 力学バランス |
Outline of Research at the Start |
本研究の目的は,固体表面のナノバブルを工学的に利用することである.そのために本研究ではナノバブルの三相界面における微視的力学バランスに着目し、それに基づいてナノバブルの形状や個数を制御する方法を構築することを目標とする.この目標を達成するために,固体表面のナノバブルの三相界面における微視的力学バランスメカニズムを特定し,三相界面における微視的力学バランスと巨視的物理量との関係性を解明する.固体表面のナノバブルの三相界面における微視的力学バランスと巨視的物理量との関係性に基づいて固体表面のナノバブルを制御の指針を構築することは本申請の重要なポイントである.
|
Outline of Final Research Achievements |
In order to construct a guideline for the control of nanobubbles on solid surfaces, the microscopic mechanical balance at the three-phase interface was analyzed using molecular dynamics (MD). The mechanical balance was analyzed by comparing the apparent contact angle of nanobubbles computed from the density distribution with the contact angle derived from Young's equation. Each surface tension in Young's equation was calculated by dividing the computational domain into small areas and calculating the pressure in those areas using the MD method. The analysis was performed by varying the wettability of the solid wall, the shape of the wall (e.g., unevenness), and the temperature of the wall. The results suggest that the shape of nanobubbles can be controlled by the wettability of the wall, the wall shape, and the wall temperature.
|
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究成果の学術的意義は、実験では観測が難しい固体壁面上のナノバブルの三相界線の微視的力学的バランスを分子動力学法により解析し、壁面の濡れ性、壁面形状、壁面温度により三相界線の力学的バランスがどのように変化するかを明らかにしたことである。本研究により得られた知見に基づいて、壁面特性により三相界線の力学的バランスをコントールすることで、固体壁面上のナノバブルの形状を制御できると考えられる。固体壁面上のナノバブルは流体の摩擦低減効果,固体表面の伝熱制御,沸騰の初期現象として工学的に重要であり,特に熱工学分野における本研究成果の社会的意義は大きいと考えられる。
|