2022 Fiscal Year Annual Research Report
Re-definition of Navier boundary condition: development of the hydrodynamic boundary condition on the solid surface
| Project/Area Number |
18K03929
|
|---|
| Research Institution | Osaka Metropolitan University |
|---|
Principal Investigator |
大森 健史 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (70467546)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山口 康隆 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (30346192)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | Navier境界条件 / 非平衡統計力学 / Green-Kubo積分 / 一般化Navier境界条件 / 動的濡れ / 分子動力学 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
（a）前年度に考案した非平衡系を用いた固液摩擦係数計測手法により，幾何学的な不均一性のある壁面に対して，フィッティング関数等の付加的な情報なしに流体力学的境界（壁）位置と固液摩擦係数を同時に同定し，壁面の不均一性が固液摩擦に及ぼす影響について調査した．（b）固液摩擦の弾性的な性質に関わる時間スケールとバルク部における液体の粘性的な性質に関わる時間スケールが大きく乖離していることに着目して，壁面摩擦応力の自己相間関数（FACF）のGreen-Kubo（GK）積分についての理論を簡略化し，平衡系を用いた固液摩擦係数計測手法の計算コストを大幅に低減した．
（a）においては固液摩擦係数の高周波成分に特異なピークが現ることを見出し，この特異な振る舞いが壁の凹部にトラップされた液体と固体壁との共振によるものであることを明らかにした．また，流体力学的境界（壁）位置として周波数によらずGibbs分割面を採用することが計算コスト・精度の両面から現実的であるということを示した．（b）においてはGK積分の関数フィッティングから固液摩擦係数を算出するが，幾何学的な不均一性のある壁面に対するGK積分は高周波域に（a）と同様にピークが出現しフィッティングが困難になる．（a）の研究からこのピークは流体力学の境界条件に対しては重要でないことがわかったため，フィッティングの対象としないという判断に至り，実際妥当な結果を得ることができた．
本研究全体として，流体力学的境界条件としてのNavier境界条件を理論的に再構築し，平衡・非平衡系どちらにおいても理論に基づいた固液摩擦係数の分子動力学法による算出法を確立した．
|
