1991 Fiscal Year Annual Research Report
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03650147
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
青木 一生 京都大学, 工学部, 助教授 (10115777)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
若林 正彦 神戸商船大学, 商船学部, 助手 (50191721)
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| Keywords | 分子気体力学 / ボルツマン方程式 / 蒸発 / 凝縮 / 混合気体 |
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| Research Abstract |
1.遠方から平面凝縮相に向って蒸気が高速で吹きつけており,凝縮相表面で定常な蒸発・凝縮が起こっている場合には,蒸気の速さ,凝縮相の温度,その温度における飽和蒸気圧,遠方での蒸気の圧力と温度との間には特定の関係が成り立っている。この事実は代表者らによって解明された。ところが実験上の問題では,蒸気中に混入した非凝縮性気体が蒸気流によって界面近傍に吹き寄せられ,凝縮率の低下を起こすことがしばしばある。本研究では,非凝縮性気体が混入している場合の蒸気の振舞,特に上述の物理量間の関係が非凝縮性気体混入量によってどのように影響されるかを,二成分混合気体に対する非線形ボルツマン方程式をもとに解明することを試みた。まず,本問題(二成分混合系に対する非線形問題)を混合気体全体に対する非線形問題(既に解明した蒸気のみの一成分系に対する問題と等価)と非凝縮性気体に対する線形問題に分離する方法を考案した。この方法では,任意の非凝縮性気体含有量に対する結果が,特定の含有量に対する結果から容易に求められる。したがって後者のみを求めておけばよいことになり,実際に必要な数値計算量が格段に減ると同時に,解の重要な性質が明らかになる。次に,モデルボルツマン方程式を用いて精密な数値解析を行い,蒸気と非凝縮性気体の振舞,特に凝縮相の状態と遠方での蒸気の状態および非凝縮性気体混入量の間の関係を具体的に求めた。その結果,定常な凝縮を維持するには,吹きつける蒸気の速さに制限があることを見出した。
2.任意形状の凝縮相まわりの蒸気・非凝縮性気体混合流は,気体の希薄化効果が無視できるときにどのような流体力学方程式と境界条件で取り扱えばよいかを,ボルツマン方程式の系統的漸近解析によって調べ,凝縮が起っている界面での境界条件は,1.で求めた物理量間の関係から直ちに得られることを示した。
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[Publications] Yoshio Sone: "Kinetic theory analysis of gas flows condensing on a plane condensed phase:Case of a mixture of a vapor and a noncondensable gas" Transport Theory and Statistical Physics. 21. (1992)
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[Publications] Kazuo Aoki: "Vapor flows condensing on a plane condensed phase in the presence of a noncondensable gas:kinetic theory analysis with spacial interest in supersonic flows" Rarefied Gas Dynamics. (1992)
