2012 Fiscal Year Annual Research Report
サブミクロン粒子の凝集体形成過程の数値解析手法に関する研究
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22760129
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
渡邉 摩理子 上智大学, 理工学部, 准教授 (80452473)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | サブミクロン粒子 / 凝集 / シミュレーション |
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| Research Abstract |
１．スリップ境界条件の定式化と検討
燃焼器から排出されるすすのような微粒子凝集体が形成される過程を数値解析することを目的に、サブミクロンからミクロンオーダーの粒子を統一して扱える手法を開発するため、体積力型埋め込み境界法にすべり境界条件を導入することを試みた。前年度までに、界面のすべり速度の境界条件式からすべり距離を算出し、界面よりすべり距離分だけ内側に固体の仮想界面（接線方向速度が零である面）を考え、仮想界面を用いて計算格子内の固体体積率を計算することで、体積力型埋め込み境界法にすべり効果を導入することを提案した。しかしながら、理論的に界面速度が零となる点の近傍において速度の誤差が大きくなる、質量保存性や運動量保存性が十分に満足されないといった問題があった。これに対し、当該年度においては、仮想界面を用いて求めた流速を中間速度とし、質量保存則を満たすように速度を補正する方法の検討を行ったが、流体と粒子との間で交換される運動量の整合性を取るのが困難であるなど課題が残った。
２．外力の高効率計算手法の探索
粒子及び凝集体に作用する外力としてブラウン力を導入することを目指し、効率よくブラウン粒子を扱う手法を検討するために構築したブラウン動力学シミュレーションコードを用いて微粒子の凝集過程の解析を実施した。結果として、本コードにより数百から数千のブラウン粒子の運動及び凝集過程を同時に扱えることが確認できた。また、温度や境界条件といった物理的条件が凝集体の形状や成長過程に与える影響を明らかにすることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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