1993 Fiscal Year Annual Research Report
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03650147
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| Research Institution | KYOYO UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
青木 一生 京都大学, 工学部, 教授 (10115777)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
土井 俊行 京都大学, 産業技術短期大学, 助手 (00227688)
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| Keywords | 分子気体力学 / 希薄気体力学 / 蒸発 / 凝縮 / 混合気体 / クヌーセン層 / 逆温度勾配現象 / ボルツマン方程式 |
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| Research Abstract |
1.前年度に引続き,平面凝縮相を非凝縮性気体に突然接して置いたときに起こる蒸気の非定常蒸発流とそれによる非凝縮性気体の運動(半無限領域問題)を,二成分混合気体に対するモデルボルツマン方程式の数値解析によって詳しく調べ,その振舞を長時間にわたって明らかにした.特に,可能な二種類の最終的定常状態[(a)蒸発が止まった状態での蒸気・非凝縮性気体混合系の静止平衡状態,あるいは(b)非凝縮性気体がすべて遠方に吹き流された状態での蒸気のみの定常蒸発流]への遷移過程を詳細にわたって解明した.
2.異なる温度に保たれた2つの凝縮相間の蒸発・凝縮による蒸気流においては,逆温度勾配現象(蒸気の温度が低温凝縮相に近づくにつれて高くなる現象)が起こることが理論的に示されている.この現象は,蒸気のみの一成分系で蒸発・凝縮が弱い場合については,既に詳しく調べられている.しかし,蒸気中に非凝縮性気体が含まれている二成分系についての研究は十分ではなく,さらに蒸発・凝縮が強い場合の研究は全く行われていなかった.そこで,逆温度勾配現象に対して,蒸発・凝縮が強くなったときの非線形効果およびそのときの非凝縮性気体の影響を解明することを試みた.まず第一段階として,一成分系で蒸発・凝縮が任意の強さである場合を取り上げ,モデルボルツマン方程式の精密な数値解析によって全範囲の希薄度に対して蒸気流の挙動を明らかにした.その結果,蒸発・凝縮が強くても逆温度勾配現象が起こることが分かった.さらに,蒸発・凝縮がいかに弱くても,蒸気の希薄度が非常に小さいと(すなわちクヌーセン数(〕 SY.ltorsim. 〔)マッハ数《1),非線形効果が無視できないことなどが明らかになった.第二段階として,二成分系を考察し,希薄度が小さい極限における非凝縮性気体の蒸気流に対する影響を,前年度に導いた流体力学方程式と境界条件を用いて評価した.
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[Publications] Kazuo Aoki: "Gas flows caused by evaporation and condensation on two parallel condensed phases and the negative temperature gradient:Numerical analysis by using a nonlinear kinetic equation" Physics of Fluids. 6. 1379-1395 (1994)
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[Publications] Kazuo Aoki: "High-speed vapor flows condensing on a plane condensed phase in the presence of a noncondensable gas" Rarefied Gas Dynamics(edited by B.Shizgal and D.P.Weaver AIAA). (1994)
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[Publications] 土井俊行: "平面凝縮相から非凝縮性気体中への非定常蒸発流の気体論による数値解析" 真空. 37. (1994)
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[Publications] 青木一生: "中程度に希薄な気体の振舞" 分子気体力学(日本流体力学会編). (1994)
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[Publications] 青木一生: "蒸発・凝縮を伴う流れ" 分子気体力学(日本流体力学会編). (1994)
