2016 Fiscal Year Annual Research Report
Simple kinetic modeling of gas transport in porous media
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15K13870
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
高田 滋 京都大学, 工学研究科, 教授 (60271011)
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2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 分子気体流 / クヌーセン気体 / 多孔質内流れ / 分子運動論 / ボルツマン方程式 / 流量コンダクタンス / 熱駆動ポンプ / 熱電効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，まず，多孔質に非一様な温度分布を与えることで，多孔質内に気体の流れを誘導できることを理論的に明らかにした．この理論は，気体分子同士の衝突が無視できる，いわゆるクヌーセン気体を対象にしたものである．電気回路における熱電効果と類似の定式化が具体的に可能であることを示した．その結果を利用して，温度分布と媒質構造を周期的に配したときに，熱起電力に対応する圧力差が生成できること，この圧力差によって周期構造（電気回路では閉回路にあたる）に正味の流れを誘導できる可能性を評価する理論的基礎を固めた．
ついで，（多孔質との）衝突確率を大小に変化させ，多孔質内の空隙部を表現するモデルの構築に移った．ここでは手始めに2次元流れを考え，多孔質の圧力差に対する流量コンダクタンスを再現することを検証した．模擬粒子による確率解法を利用して，衝突確率の大小により空隙路を表す方法を考案し，従来の固体表面を正直に取り扱う計算法と比較した．その結果，両者でほぼ一致した気体流れが形成され，提案手法の妥当性が確かめられた．とくに，衝突確率の変化によって実質的に気体が流れる流路を表現できること，パーコレーション・スレショールドに達しない程度の広い範囲の（比較的高い）空隙率では，圧力に対するコンダクタンスも良好に再現できることを確認できた．このことの意義は大きい．
以上の成果は，それぞれ，日本流体力学会年会2016，京都大学工学研究科付属桂インテックセンター流体基礎工学研究部門 第4回 公開セミナーで，公表された．
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