2005 Fiscal Year Annual Research Report
分子動力学・分子気体力学・実験の融合による相変化の微視的情報抽出と境界条件の確立
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17360074
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
藤川 重雄 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70111937)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
矢野 猛 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60200557)
一條 真古人 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50001988)
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| Keywords | 流体工学 / 界面 / 相変化 / 分子動力学 / 分子気体力学 / 境界条件 / 蒸発係数 / 凝縮係数 |
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| Research Abstract |
蒸気とその凝縮相からなる2相系の界面における蒸発・凝縮現象は本質的に未解明である.その理由は,気液界面を通過する質量・運動量・エネルギーを与える法則が知られていないためである.したがって,温度がわかっている液相に,温度と密度がわかっている蒸気を定められた速度で吹き付けたとき,どれだけの量の蒸発あるいは凝縮が起こるのかを前もって知ることはできない.本研究は,分子動力学と分子気体力学の数値シミュレーションおよびこれらに対応する実験を行うことによって,気液界面を通過する質量・運動量・エネルギーを与える法則を明らかにし,その結果をもとに気液界面の境界条件の確立をめざすものである.本年度の研究実績は以下のように要約される:
1.分子動力学計算によって,水と水蒸気の界面から蒸発する分子の速度分布関数を構成し,これが平衡分布に蒸発係数をかけたものであることを明らかにした.結果として,水の蒸発係数が常温では0.8から0.9の間にあることが示された.
2.分子動力学計算によって,アルゴンの気液界面における気体論境界条件を導いた.この過程で,アルゴンの三重点近傍では蒸発係数と凝縮係数がほぼ等しい値(およそ0.8)をとることを明らかにした.
3.衝撃波管を用いたメタノール凝縮の実験を行い,これに対応する分子気体力学計算の結果とメタノールの分子動力学計算の結果を結合させる解析によって,常温におけるメタノールの凝縮係数を決定した.得られたメタノールの凝縮係数はおよそ0.8から0.9の間である.
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