2018 Fiscal Year Annual Research Report
Experimental observation and DPD simulation of water flows in a microchannel under freezing conditions
| Project/Area Number |
16K18014
|
|---|
| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
山田 格 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40772067)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 水の凍結 / 過冷却水 / 近赤外線 / 近赤外カメラ / 散逸粒子動力学法 / DPD / 数値計算 / 可視化 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
マイクロ流路内凍結現象の解明にあたり，当該年度は①実験については，昨年度導入した近赤外(NIR)カメラによる可視化実験装置を用いて，マイクロ流路内における水の過冷却解除から凍結完了に至る過程を撮影し，②DPD法の数値計算については，昨年度開発した改良型時間進行法の物理特性に対する影響の調査，ならびに同時間進行法の信頼性をさらに上回る計算手法の検討を行い．以下の成果を得た．
①実験について：過冷却水のNIR吸光度相状態依存性について調査した．構築した実験装置により過冷却状態（液相），過冷却解除直後，および凍結完了後を撮影した結果，まずNIRカメラを用いるとそれぞれの状態で異なる映像が得られることがわかった．特に過冷却解除直後では，通称Slushと呼ばれる微小氷粒子が水中に懸濁している懸濁液を映し出した画像が撮影でき，先行研究でほとんど確認されていない，微小氷粒子の揺動が観察できた．
②DPD法の数値計算について：【改良型時間進行法の物理特性】改良型時間進行法を用いたDPD計算における諸量（動径分布関数および速度自己相関関数）を求めた結果，系の温度をもとにした計算誤差の信頼性の向上とともに，これらの量の誤差も大幅に改善されることがわかった．【分離型ルンゲ・クッタ法によるDPD時間進行の検討】DPD法による計算の信頼性向上のため，シンプレクティック性を満足したルンゲ・クッタ（RK）型時間進行法である分離型RK（PRK）法の導入を試みた．結果として，従来手法に比べ計算誤差の大幅な低減，および計算効率の向上を達成した．
|
Research Products
(6 results)
