2007 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 Hokkaido University, 大学院・工学研究科, 教授 (70111937)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
矢野 猛 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60200557)
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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 / 気体論境界条件 / 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.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衝撃波あるいは音波を用いる実験によって,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,その成果を基に気液界面の境界条件の確立を目指すものである.
本年度の研究実績は以下のように要約される:
(1)常温付近で生ずる弱い凝縮を衝撃波管内で実現させるために,マッハ数が1に近い衝撃波を発生させる方法を検討した.その結果,マッハ数1〜1.6付近の衝撃波を利用して,弱い凝縮状態での水の凝縮係数を正確に決定し,実験式を呈示した.水の凝縮係数は,常温付近で生じる弱い凝縮に限れば,その値はほぼ1等しく,単位時間当たりの凝縮量が増えるにつれて緩やかに減少することを明らかにした.
(2)弱い凝縮の極限として常温付近での平衡状態近傍における凝縮を実現させるために,音波を用いる方法を分子気体力学に基づく理論か解析により検討した.理論解析結果に基づき,実験装置を設計・試作し,所期の目的を達成できる可能性を見出した.
(3)アルゴンの蒸気中にアルゴンの微小液滴が浮遊する分子動力学計算を行った.その結果,微小液滴の界面における蒸発係数,飽和蒸気圧力等に及ぼす液滴半径の影響を明らかにした.
以上の研究により本年度の所期の目的が達成された.
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