2014 Fiscal Year Research-status Report
気体分子運動論による気液二相流体の高精度計算手法の構築と界面ダイナミクスへの展開
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25820038
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
小林 一道 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80453140)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 気体分子運動論 / 蒸発・凝縮 / Enskog-Vlasov方程式 / Boltzmann方程式 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
液体の蒸発および気体（蒸気）の凝縮は，近年医療や新素材開発といった分野でよく見られるキャビテーション気泡の崩壊現象に対して, 非常に重要な気液界面における物理現象の一つである．本研究では，蒸発・凝縮を伴う気体の流れを正確に記述するため，気体論境界条件（Boltzmann方程式に対する気液界面の境界条件）を気体分子運動論計算（Enskog-Vlasov方程式を用いた数値計算）より求めること，および，Enskog-Vlasov方程式やBoltzmann方程式の数値計算より，キャビテーション気泡や液滴の蒸発といった気液界面のダイナミクスに対して解析を行い，分子運動論の立場からその物理を解明することを目的としている．
本年度は，研究実施計画通り，Enskog-Vlasov方程式を用いた数値計算を用いて，気液界面の蒸発・凝縮を伴う気体論境界条件の構築を行った．また，これまでは液体が十分低温の場合（臨界温度に対して0.6倍の液体温度やその付近）の気体論境界条件のみについて解析を行っていたが，広範囲の液体温度についても気体論境界条件の構築を行った．その結果，広範囲の液体温度に対して，気体論境界条件は液体温度のみで記述可能な関数であることを確認した．特にこれまでの気体論境界条件には，蒸発係数および凝縮係数といった二つのパラメーターが存在したが，これらを用いずに一つのパラメータで気体論境界条件は記述されることを確認した．
現在，本研究で求めた気体論境界条件を用いて，Boltzmann方程式を用いた球形気泡の崩壊問題の数値解析に取り組んでいる．
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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
現在のところ研究計画通りに研究は進んでいるが，Enskog-Vlasov方程式の高速計算手法の開発が少し遅れているため，早急にこれに取り組みたいと考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
現在のところ，非常に限られた気体種ではあるが，液体の温度変化を考慮した上で気体論境界条件の構築が行われている．今後は，得られた気体論境界条件を，実際にBoltzmann方程式の計算に組み込むことで，キャビテーション気泡の崩壊や液滴の蒸発などの気液界面ダイナミクスに対して，気体分子運動論の立場から，そのメカニズムの解明を行う予定である．これより，本研究の申請課題である「気体分子運動論による気液二相流体の高精度計算手法の構築と界面ダイナミクスへの展開」の研究課題は達成されると考えている．
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Research Products
(8 results)
