2022 Fiscal Year Annual Research 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 / 分子内部自由度緩和 / 相対論的流体力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
実在気体・液体中の強い非平衡流れを拡張された熱力学に基づいて記述することを目的に、次の研究実績を得た。
１．昨年度から引き続き「分子内部自由度緩和を記述する拡張された熱力学」の構築を行った。今年度は、非平衡圧力と非平衡内部エネルギーの緩和に関して、微視的な分子間ポテンシャル由来の成分に着目することで、より詳細に実在気体効果を記述するモデルを開発することが出来た。特に、エントロピー原理による要請の下、拡張された熱力学の理論的枠組みからは決定できない、分子内部緩和に伴う非平衡圧力と非平衡エントロピーの関係式を物理的に整合性のある形で導出することが出来た。
２．昨年度進めていたせん断粘性や熱伝導の効果を含めた理論構築に進展があった。これらの効果を適切に記述するには、せん断粘性応力と熱流束も「分子内部緩和を記述する拡張された熱力学」の独立変数として採り入れる必要がある。そのためには希薄気体におけるモーメント方程式系のように高次の物理量のバランス方程式を考える必要があるが、一般的にはその導入方法に任意性がある。そこで、拡張された熱力学が相対論的な場合にも適用できるということを利用して、相対論的な点からバランス方程式の構造における制約条件を調べるという研究を昨年度から行っている。今年度は、昨年度構築した相対論的拡張された熱力学の非相対論的極限として、これまでに提案した高次の散逸的物理量の場の方程式系が無矛盾に導出されることを示すことが出来た。この結果は論文として出版済みである。
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