2010 Fiscal Year Annual Research Report
異なる三つの法則が支配する非平衡気液界面の分子輸送過程に関するマルチスケール展開
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21246031
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
藤川 重雄 北海道大学, 大学院・工学研究院, 教授 (70111937)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡部 正夫 北海道大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (30274484)
小林 一道 北海道大学, 大学院・工学研究院, 助教 (80453140)
矢野 猛 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60200557)
彭 國義 日本大学, 工学部, 准教授 (90295527)
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| Keywords | 気液界面 / 相変化 / 蒸発・凝縮 / 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 |
当初の計画どおりに研究を進め、以下の成果を得た。
(1)凝縮係数の非平衡度依存性の解明:衝撃波管と分子気体力学解析によって決定された水蒸気とメタノール蒸気の凝縮係数の非平衡度依存性について考察を行い、凝縮係数は気液界面での蒸気分子の反射率により支配され、界面での液体分子の自発蒸発にはほとんど影響を受けないことを明らかにした。
(2)蒸発係数を測定するための音波共鳴法の開発・実験・解析:蒸気を満たした管内で音波の共鳴を起こさせ、音圧振幅から蒸発係数を求める方法を開発し、296～306Kの温度範囲で水の蒸発係数を測定した。水の蒸発係数は1.0であることが明らかとなった。この結果は、蒸発係数が平衡状態近傍での凝縮係数と一致しするという蒸発係数の定義と整合し、(1)の衝撃波管による平衡状態近傍での凝縮係数の値と一致している。これにより(1)および(2)の方法による蒸発係数と凝縮係数測定法の正しさが明らかにされた。
(3)アルゴン液滴に対する気液界面での蒸発係数の計算:アルゴン液滴の気液界面での蒸発係数を分子動力学法により計算し、蒸発係数に及ぼす曲率の影響を明らかにして、結果を陽的な式の形で表現した。
(4)以上の(1)～(3)の成果を組み入れることにより、流体力学方程式系に対する正確な気液境界条件を提示した。
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