1988 Fiscal Year Annual Research Report
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63550135
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
青木 一生 京都大学, 工学部, 助教授 (10115777)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
若林 正彦 神戸商船大学, 商船学部, 助手 (50191721)
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| Keywords | 相変化 / 蒸発 / 凝縮 / 分子気体力学 / ボルツマン方程式 / クヌーセン層 / 逆温度勾配現象 |
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| Research Abstract |
1.境界面(凝縮相界面)における蒸発・凝縮速度が音速に比べて小さく、気体の希薄度が低い場合に対して、ボルツマン方程式の系統的な解析により、気体の大域的な振舞を支配する流体力学型の偏微分方程式とそれに対する凝縮相界面での境界条件を形式的に導いた。この解析は、界面近傍において実質的に1次元に簡単化された線形化ボルツマン方程式を解くことにより具体的に完結する。この方程式は依然として複雑で、解析的手段のみで解くことは不可能である上、直接的数値解析も容易ではない。我々は、相似解を用いて独立変数の数を減らした後、最近希薄気体の温度の跳びの問題の解析に際して開発した線形化ボルツマン方程式に対する高精度差分スキームを用いて、精密な数値解析を行った。その結果、古典流体力学方程式に対する界面での境界条件に含まれる種々の定数が精度よく決定され、界面近傍における気体中の物理量の振舞(クヌーセン層)が明らかになった。
2.異なる温度の2つの凝縮相間の蒸発・凝縮の問題は、エネルギー輸送等に関連して実用上重要であるが、逆温度勾配現象が起こるため、物理的にも興味深い。蒸発・凝縮が弱い場合について、上記1の差分スキームを応用して異温度平面凝縮相間の気体の挙動を全希薄度にわたって解析し、逆温度勾配現象が起こるパラメータの範囲を明らかにした。
3.音速と同程度の速さの蒸発・凝縮が起こる場合も実用上重要である。この場合には非線形ボルツマン方程式を解析する必要があるため、そのモデル方程式を採用し、基本的に重要な平面凝縮相における強い蒸発・凝縮の問題を差分法によって数値解折した。これによって、界面で定常な蒸発(凝縮)が起こっている場合の蒸発(凝縮)量と種々のパラメータ(界面温度、その温度における飽和蒸気圧、十分遠方における気体の温度、圧力)の間の関係が明らかになった。
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[Publications] Yoshio Sone: Theoretical and Applied Mechanics(Bulgarian Academy of Sciences). Year XIX No.3. 89-93 (1988)
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[Publications] 青木一生: 日本航空宇宙学会誌. 37. 98-110 (1989)
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[Publications] Kazuo Aoki: Rarefied Gas Dynamics,Progress in Astronautics and Aeronautics(American Institute of Aeronautics and Astronautics). (1989)
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[Publications] Yoshio Sone: Physics of Fluids A. 1. (1989)
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[Publications] Yoshio Sone: Lecture Notes in Mathematics,edited by G.Toscani. (1989)
