Fluid dynamics of fluctuation and molecular dynamics

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K18692
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 19:Fluid engineering, thermal engineering, and related fields
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Yano Takeru 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (60200557)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: 分子動力学 / ゆらぎ / 流体力学 / 非平衡

Outline of Final Research Achievements

We have executed several equilibrium and non-equilibrium molecular-dynamics simulations, and studied the fluid dynamics for fluctuation from the molecular-dynamics simulation. We emphasize that the fluctuation observed in molecular dynamics simulation is the origin of those in the Landau-Lifshitz-Navier-Stokes (LLNS) equation, which assumes Gaussian noise. To discuss the relation between the molecular fluctuation and the LLNS equation, we have proposed the new conservation equations constructed without average operations.

Free Research Field

流体力学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

揺動散逸定理に代表される「ゆらぎの統計」の研究は少なくない。Landau やPrigogineらは、局所平衡を天下りに仮定するゆらぎの流体力学を提唱した。しかしながら、どのような時空間スケールのゆらぎが、どのような根拠をもって、局所平衡の仮定と両立するのかについては、十分な議論はなされていない。本研究は、このような観点に立って、ある時刻にある位置に現れた変動成分が、次の時刻に何処でどのように振る舞うのかを分子レベルから議論するための理論的枠組みを、分子動力学に基礎づけられた「ゆらぎの流体力学」と名付けて、これを創成するための基礎的ではあるが萌芽的かつ挑戦的な課題に取り組むことを目的とする。