1996 Fiscal Year Annual Research Report

流体の相変化と遷臨界現象の分子動力学的研究

Research Project

Project/Area Number	07805021
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	小原拓東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (40211833)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	印南幸夫東北大学, 流体科学研究所, 助手 (50271987) 宇角元亨東北大学, 流体科学研究所, 助手 (30006184) 相原利雄東北大学, 流体科学研究所, 教授 (90006172)
Keywords	分子動力学 / 相・状態変化 / 遷臨界現象 / 水 / 水素結合 / 単純流体 / 流体の構造
Research Abstract	まず、広範な温度・密度範囲における水の構造の変化に関する解析を行った。気液共存域、圧縮液、臨界点近傍及び超臨界域を含む広い温度・領域における約130点の条件に対して分子動力学計算を行い、その結果を解析することにより、水中で水素結合やそのネットワークとしてのクラスタがどのような経時挙動を示すのか(動的構造)を明らかにした。次に、液体表面におけるこれらの特性の解明が蒸発・凝縮など相変化現象に関する分子熱工学分野で希求されていることから、水の気液界面の分子動力学シミュレーションを行い、水素結合の寿命やその結合性などについて明らかにした。一方、臨界点極近傍における流体界面の基礎的な特性を解明するために、より単純で大きな系を対象とした解析を併せて行った。単原子分子を想定したLJ流体に対して臨界点近傍の亜及び超臨界領域における気液界面のシミュレーションを行い、流体中に温度勾配が存在する場合には、超臨界領域においても界面類似の構造が残存ん、界面張力も流体の流動に影響を与える程度の大きさを保つことを明らかにした。これは、従来さまざまな解釈のあった臨界点近傍の流体の沸騰もどき現象について、新たな視点を提供するものである。昨年度には、臨界点極近傍の流体が示す定積比熱など熱物性値の異常な挙動について、二次元LJ流体について解析を行い、臨界点極近傍でクラスタの生成・分離が激しくなることによりエネルギー状態の変動が大きくなっていることを示唆する結果を得ている。本年度遂行した水の動的構造の解析においても、臨界点近傍でクラスタ構造の安定性が極小となることを見い出しており、これらの成果を統合してより普遍的な結論を得るべく、今後も引き続き解析を進める予定である。

Research Products
(7 results)

All Other

All Publications (7 results)

[Publications] Taku OHARA: "MD Study on Dynamic Structure of Water" Proc. International Center for Heat and Mass Transfer (ICHMT) Symp. on Moleoular and Microscale Heat Transfer in Materials Processing and Other Applications,. Vol. 1. 80-89 (1996)
[Publications] Jun TAMBA: "MD Study on Interface-like phenomena in Supercritical Fluid" Microscale Thermophysical Engineering,. Vol. 1 (in print.). (1997)
[Publications] Taku OHARA: "MD Study on Microscopic Structure of Water in Bulk Liquid and Liquid-Vapor Interface Regions" Proc. Int. Conf. on Fluid Engineering,. (in print.). (1997)
[Publications] 小原拓: "流体の臨界点極近傍における分子クラスター形成" 日本機械学会平成7年度熱工学部門講演論文集. No. 95-54. 108-109 (1997)
[Publications] 小原拓: "水の動的構造に関する分子動力学的研究" 第33回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 1. 335-336 (1997)
[Publications] 丹波純: "臨界点極近傍の気液界面の分子動力学シミュレーション" 第33回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 1. 309-310 (1997)
[Publications] 渋谷賢一: "臨界点近傍の流体中の分子クラスターに関する研究" 第33回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 1. 305-306 (1997)

1996 Fiscal Year Annual Research Report

流体の相変化と遷臨界現象の分子動力学的研究

Principal Investigator

小原 拓 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (40211833)

Research Products

[Publications] Taku OHARA: "MD Study on Dynamic Structure of Water" Proc. International Center for Heat and Mass Transfer (ICHMT) Symp. on Moleoular and Microscale Heat Transfer in Materials Processing and Other Applications,. Vol. 1. 80-89 (1996)

[Publications] Jun TAMBA: "MD Study on Interface-like phenomena in Supercritical Fluid" Microscale Thermophysical Engineering,. Vol. 1 (in print.). (1997)

[Publications] Taku OHARA: "MD Study on Microscopic Structure of Water in Bulk Liquid and Liquid-Vapor Interface Regions" Proc. Int. Conf. on Fluid Engineering,. (in print.). (1997)

[Publications] 小原 拓: "流体の臨界点極近傍における分子クラスター形成" 日本機械学会平成7年度熱工学部門講演論文集. No. 95-54. 108-109 (1997)

[Publications] 小原 拓: "水の動的構造に関する分子動力学的研究" 第33回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 1. 335-336 (1997)

[Publications] 丹波 純: "臨界点極近傍の気液界面の分子動力学シミュレーション" 第33回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 1. 309-310 (1997)

[Publications] 渋谷 賢一: "臨界点近傍の流体中の分子クラスターに関する研究" 第33回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 1. 305-306 (1997)

小原拓東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (40211833)

[Publications] 小原拓: "流体の臨界点極近傍における分子クラスター形成" 日本機械学会平成7年度熱工学部門講演論文集. No. 95-54. 108-109 (1997)

[Publications] 小原拓: "水の動的構造に関する分子動力学的研究" 第33回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 1. 335-336 (1997)

[Publications] 丹波純: "臨界点極近傍の気液界面の分子動力学シミュレーション" 第33回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 1. 309-310 (1997)

[Publications] 渋谷賢一: "臨界点近傍の流体中の分子クラスターに関する研究" 第33回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 1. 305-306 (1997)