2014 Fiscal Year Research-status Report
フェーズフィールドモデルに基づくマイクロ多孔質体内相変化二相流計算法の開発
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26420128
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
高田 尚樹 独立行政法人産業技術総合研究所, 集積マイクロシステム研究センター, 主任研究員 (60357358)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 数値流体力学 / 濡れ性 / 混相流 / テクスチャ表面 / 多孔質媒体 / 接触角 / フェーズフィールド法 / 格子ボルツマン法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、地質・環境・エネルギー・製造分野の様々な問題で共通的に見られる、マイクロスケールの空隙が不規則に連なる多孔質媒体の内部で液体・気体・固体等複数の相が相変化を伴って混在して流れる複雑な混相流動現象を、従来よりも高精度・高効率に予測するための数値シミュレーション手法及びその計算コードの開発である。本研究を開始する本年度は、本研究者が提案しているフェーズフィールドモデル（PFM）と格子ボルツマン法（LBM）を採用する二相流体計算法に関する研究成果を基盤に研究開発を進め、以下の成果を得た。
１．PFMに基づき、二相の密度比が大きい気液系・固気系や1に近い固液系の各々に対して、相変化や溶解のような界面を横断する混相間熱・物質移動を予測・評価するための計算モデルを調査・検討した。
２．PFMを導入する二相流動の支配方程式を解くための計算スキームをLBMに基づき構築しその計算コードを作製した。
３．二相流動場の固体壁境界座標に用いる３次元多孔質体構造データを、粒子状触媒が充填されたマイクロリアクタ流路のX線CT計測結果からマイクロメートルの解像度で作製した。
４．上記２．を使用して平滑な固体表面及び微小凹凸形状の固体表面上での水-油のような液液系二相流体の挙動計算を実施し、静的接触角の値を変えて表面の不均一な濡れ性条件を設定し、理論・実験結果と比較して定性的に妥当な数値結果を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
相変化モデルの構築や、形状が不均一の凹凸な固体表面の動的な濡れ性境界条件の検討をより詳細に行うために時間を要しているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後研究推進ため、連携研究者及と協力して、数値計算やX線CT計測により多孔質体構造データの作成、相変化モデルの開発と数値解析コードへのモデルの実装、及び高効率計算をより効率的に進める。
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| Causes of Carryover |
外国及び国内出張旅費を他の予算により負担したことと、マイクロフォーカスX線CT計測を所属機関所有の装置を活用して実施することが可能になったため外部委託費用を削減したことにより次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
国内外での研究成果発表及び情報収集のため、国際会議参加及び外国研究機関訪問にかかる外国出張旅費と参加登録費、及び国内講演会参加のための国内出張旅費と参加登録費に使用する。
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