2017 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of thermally induced levitation mechanism based on thermo-molecular gas film lubrication theory
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16K14147
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
福井 茂壽 鳥取大学, 工学研究科, 特任教授 (40273883)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松岡 広成 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (10314569)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 準自由分子流 / 適応係数 / 分子気体潤滑理論 / 熱ほふく流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度には、平成28年度の研究を高度化し、超微小すきまを介して対向する平行平板や任意形状曲面に温度分布が存在し、境界面における分子の反射の性質を決めるパラメータである「適応係数」が任意の場合を対象に、新たに「準自由分子流 t-MGL方程式」を提案し、それによって温度分布、適応係数の影響、さらには周囲気体（空気、ヘリウム）の影響を明らかにした。
（Ｉ）分子気体力学に基づく境界面温度と適応係数を考慮した潤滑理論の再検証：＜I-1＞t-MGL方程式の再検証とデータベースの整備：ボルツマン方程式に基づいて、逆クヌッセン数と境界面の適応係数を規定した場合の速度プロフィールを数値的に求め、さらに流量係数およびせん断応力係数を高精度に求めることにより、それぞれのデータベースを整備した。＜I-2＞数～数十nmのすきまを対象に、気体温度のみを自由分子流の温度と仮定する、「準自由分子流 t-MGL方程式」を構築・提案し、それによる特性解析を進めた。
（II） 境界面の温度と適応係数を考慮した分子気体潤滑（t-MGL）方程式の数理的考察：任意の温度分布形状を有する微小な印加温度に対して、まず点温度印加に対する発生圧力を求め（グリーン関数）、つぎに畳み込み積分により全体の発生圧力を得る手法を新たに開発した（グリーン関数法）。
（III） 準自由分子流 t-MGL方程式を用いた静的および動的浮上特性の数値解析：上記（II)に述べた、超微小すきまに対してより汎用的に用いることができる「準自由分子流 t-MGL方程式」を用いて、静的および動的特性解析の数値解析手法を確立し、適応係数の影響、周囲気体（空気、ヘリウム）を明らかにした。
これらの研究成果は、近年研究開発が盛んな熱援用記録方式（HAMR）や熱援用浮上すきま制御方式（TFC）の特性解析および設計に、非常に有益である。
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