2021 Fiscal Year Research-status Report
Development and Application of Rational Extended Thermodynamics of Dense Gases and Liquids
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18K13471
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| Research Institution | Tomakomai National College of Technology |
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Principal Investigator |
有馬 隆司 苫小牧工業高等専門学校, 創造工学科, 准教授 (80735069)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 拡張された熱力学 / 実在気体 / 多原子分子気体 / 体積粘性率 / 相対論的流体力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、流体中の典型的な非平衡現象を解析するために、これまでに構築した拡張された熱力学をさらに発展させる研究を行った。まず、実在気体や液体における分子内部自由度緩和を記述する理論を構築した。液体アルゴン中の体積粘性率の実験データおよび分子シミュレーションの結果を利用することで、分子内部自由度緩和の緩和時間の見積もりを行なった。構築した理論に基づく超音波の分散関係の解析が現在進んでいる。これらの成果を整理し、論文として投稿する予定である。また、実在気体において粘性・熱伝導の効果が強くなる場合の理論的可能性について検討を行っている。
拡張された熱力学の理論構造を整備する研究として、多原子分子希薄気体において、局所的熱平衡状態からのずれが大きくなった場合に非平衡状態を適切に記述する理論の構築を行なった。具体的には、相対論的な拡張された熱力学において提案されている高次の散逸的物理量に対する場の方程式の構成方法を参考にすることで、非相対論的な場合に従来提案されていた理論を修正したものを構築した。得られた結果は論文として出版済である。この理論構成の手法は、実在気体に対する理論にも利用することができると考えられる。
また、相対論的な拡張された熱力学において、Boltzmann-Chernikov方程式に基づくモーメント方程式系を基に、高次の散逸的物理量を独立変数として採り入れた理論の構築も行なった。さらに、熱力学的特性を保ったまま独立変数の数を削除するサブシステムの考え方を用いることで、相対論的Euler方程式系の次に単純な双曲型偏微分方程式系である6変数拡張された熱力学理論を構築した。この結果は、論文として出版済である。
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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
現在のところ、理論構築・整備に関する研究が当初の想定以上に進んでいる。構築した理論に基づく実在気体・液体中の体積粘性率に関する研究も進んでいる。一方、典型的な波動伝播の解析について、研究が進んでいるものの当初の予定よりも遅れているため、早急にこの課題に取り組みたい。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在進めている、実在気体・液体中の分子内部自由度緩和を記述する理論を論文として仕上げる。特に、超音波伝播特性について調べ、実験結果との比較も行う。また、構築した理論を基に衝撃波の波面構造および定常熱伝導問題の解析をさらに進める。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由は、予定していた研究打ち合わせのための旅費が、新型コロナウイルス感染症の影響により延期になったためである。
次年度使用額は、研究打ち合わせのための旅費および計算機環境整備費に使用する予定である。
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