2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of flow theory of electro-conjugate fluid based on the calculation of physical properties using molecular dynamics simulation
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16K14148
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
竹村 研治郎 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (90348821)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 電界共役流体 / 機能性流体 / イオン移動度 / 分子動力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電界共役流体（ECF）は電圧の印加によって活発に流動する機能性流体である．電界共役流体に分類される液体は数多く報告されているが，本研究ではデカン二酸ジブチル（DBD）に生じる流動を研究対象として流動理論の構築を目指した．これは，DBDは構造式が明らかな単一物質であるためである．これまでに，DBDに発生する流動を，Korteweg-Helmholtz式で計算される電気力を導入したナビエストークス方程式によってモデル化し，DBD流動を計算機中で再現した．また，支配方程式に現れるイオン移動度を分子動力学計算を用いて理論的に算出した．2018年度は，これらのモデルおよびイオン移動度を用いて，DBDの流動発生に有効な電極配置を計算機上で求めるとともに，実験によってその妥当性を検証した．すなわち，四角柱電極とスリット電極によって構成される電極対を用いてDBDに電圧を印加した際に，電極の配置が電極間に発生する流動に与える影響を計算機内で検証した．四角柱電極とスリット電極の間隔，およびスリットの間隔を電極の設計パラメータとしてDBDに発生する流動の流速をこれまでに構築した流動モデルを用いて推定した．この計算結果に基づいて，四角柱-スリット電極対を製作し，実験によってDBDに発生する流動を可視化した．この結果，四角柱とスリットの距離およびスリット間隔の適切な値を明らかにした．さらに，流動モデルを用いて電極間での流速分布求めることによって，電極形状が流動発生に与える影響を考察した．この結果，四角柱電極とスリット電極の間隔が広い時には渦の発生が抑制されるものの電界強度が低くなるため活発な流動は得られないと理解できた．また，スリット間隔が広くなると，スリットへの液体の流入量が増加するとともに，スリットへの流入抵抗が減少し，DBDの流動が活発化することが明らかとなった．
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Research Products
(1 results)
