2016 Fiscal Year Annual Research Report
Evaluation of the effect of the wall characteristics of microchannel on the friction force between the nano droplet and the micro channel
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15K17968
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
福島 啓悟 福井大学, 学術研究院工学系部門, 講師 (50725322)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 微細流路 / 流体力学 / 分子動力学法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では微細流路内部に生じた液滴を考え，その液滴の粘性係数を評価した．粘性係数は液滴の温度によって大きく変化することが知られており，内部に生じた剪断応力によって大きく上昇することが知られている．この温度上昇量を推定し粘性の低下を含む剪断応力の予測式を作成し，分子動力学計算による結果と比較した．
剪断応力による散逸によって液滴内部の温度が上昇し，液体から固体壁面に熱流が生じる状況を考えた．液体の温度が上昇することで，粘性係数が低下し剪断応力が低下する．剪断応力によって生じた熱と固体壁面に流れた熱が一致した温度を定常状態における液体の温度とし，その温度における剪断応力を評価した．本モデルの特徴として，固体壁面-流体間に生じるスリップの効果及び先行研究で報告されている固体壁面と液体の接触面における温度差の効果を再現するパラメータを導入した．
モデルによって得られた剪断応力と比較するために分子動力学シミュレーションを行った．流体としてArを用い計算の簡素化を行った．接触角90度程度に調整しLaplace圧の影響が小さくなるようにした．流路幅を3-10nmまでの8通りに変化させ，分子同士に働く力から圧力テンソル分布を計算し剪断応力を評価した．滑り長さや固体-液体間の熱伝達率も分子動力学シミュレーションで計算し，得られたパラメータと先の式から剪断応力を計算した．
我々の式から得られた剪断応力と分子動力学シミュレーションによって得られた剪断応力が一致していることを確認した．
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Research Products
(2 results)
