2019 Fiscal Year Research-status Report
Navier境界条件の再定義：固体面における流体力学的境界条件の構築
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18K03929
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
大森 健史 大阪大学, 工学研究科, 助教 (70467546)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山口 康隆 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (30346192)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | Navier境界条件 / 非平衡統計力学 / Green-Kubo形式 / 濡れ / 分子動力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度に引き続き、主としてNavier-Stokes方程式もしくは粗視化したLangevin方程式によって記述した流体運動に対する壁面境界条件の立式を行い、それぞれ非平衡分子動力学法（NEMD）と平衡分子動力学法（EMD）による数値実験によって境界条件を構成するパラメータを実際に測定して妥当性を示した。壁面境界条件の同定においては、滑り摩擦係数だけでなく、境界条件を課すべき「壁面」の場所を決定しなければならない。後者は、壁面近傍における流体の密度がバルク部の密度と異なる層状の分布をとることから、物理的な壁面とは異なることに注意が必要である。NEMDで解析する系を複雑化すれば、その複雑性に応じた複雑な境界条件のパラメータを測定することができるが、驚くべきことに、必要最小限のパラメータを得る目的にはPoiseuiile流れにおける壁面摩擦応力と速度分布を測定するだけでよいことがわかった。
今年度は接触線を含む流れにおける壁面境界条件についても研究を始めた。接触線を含む流れでは、壁面近傍の流体密度分布は壁面に沿って非一様なだけでなく、流れによって変化することがわかった。後退側流体の接触線近傍での密度は、流れが大きくなると大きくなり前進側流体では逆に小さくなるため、前進接触線近傍と後退接触線近傍においては滑り摩擦係数に違いが生じる。その結果として前進・後退接触角の接触線移動速度依存性には違いが生じることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
EMD、NEMDによるアプローチともに当初の目標をほぼ達成でき、壁面に粗さがある系についても解析を始めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的な方針に当初計画からの変更はないが、当初計画にはなかった、EMD解析において重要な意味を持つランダム力の揺らぎについての研究も合わせて行う予定である。
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| Causes of Carryover |
日程の関係で出張できなかった学会があり、旅費の使用額が少なくなったため。今年度はコロナウイルス感染拡大のため、より大きな影響があると考えられる。使用しない旅費については老朽化した作業用PCの買い替えに充てる予定である。
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