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吸着を伴うマイクロ・ナノチャネル内の流動解析

研究課題

研究課題/領域番号 15560144
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 流体工学
研究機関岡山大学

研究代表者

山本 恭二  岡山大学, 工学部, 教授 (80026103)

研究分担者 百武 徹  岡山大学, 工学部, 助手 (20335582)
研究期間 (年度) 2003 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2004年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2003年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
キーワード希薄気体 / 適応係数 / 境界条件 / 吸着 / チャネル流れ / 流量 / 稀薄気体 / 温度適応係数 / 運動量適応係数 / アルゴン気体 / キセノン気体 / 白金表面 / 分子動力学 / 溝付き表面
研究概要

吸着を伴うマイクロ・ナノチャネル内の流動特性において基本的に重要であるところの異分子吸着壁での気体分子の反射特性について調べている。そして,固体表面の性状により,気体分子の適応係数,固体に働く応力,表面に伝わる熱流がどのように変わるかを,固体表面として白金,気体分子としてN_2,Arを取り,二平面間の気体に対し,気体分子の動きに対してはモンテカルロ法を,また,気体・固体分子の干渉には分子動力学法を用いて調べた。表面性状としては,表面が滑らかな場合,分子的スケールの溝がある場合,および,それらの表面に異分子(Xe)が物理吸着している場合を取り扱っている。上下の板が異なる速度で動くクエット流れと上下の板の温度が異なる問題を解析した。取り扱っている壁の温度を300Kとしている。解析により,次のような結果を得た。
Ar気体では,分子的スケールの溝がある場合には,溝の方向によって接線方向運動量適応は異なること,この壁にXe分子が吸着している場合,接線方向運動量適応係数は,溝に平行な場合,垂直の場合共少し大きくなること,また,温度問題においては,エネルギー適応係数は,表面が滑らかな場合と溝がある場合は,あまり違いはないが,Xe分子が吸着している場合においては,表面が滑らかな場合には大きな値となることが示された。また,N_2分子気体に対しても温度,運動量適応係数を求め,これらの値は対応する実験値とよく一致していることが示された。どの場合にも吸着分子の大きな影響が見られた。
このような壁において反射される気体分子の分子速度分布関数について,適応係数を解析で得られた値に取ったマックスウエル型の反射境界条件を,各分子速度方向に対して提唱し,どの壁においても,その条件が妥当であることを示した。この反射境界条件を用いて混合気体の管内流について解析し,吸着分子による管内流量への影響について,その効果を定量的に明らかにすることが出来た。

報告書

(3件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (13件) 文献書誌 (2件)

  • [雑誌論文] Effect of Surface Grooves on the Rarefied Gas Flow Between Two Palallel Walls2005

    • 著者名/発表者名
      K.Yamamoto, H.Takeuchi, T.Hyakutake
    • 雑誌名

      In Rarefied Gas Dynamics (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Flow of Gas Mixtures through Micro Channel2005

    • 著者名/発表者名
      T.Hyakutake, K.Yamamoto, H.Takeuchi
    • 雑誌名

      In Rarefied Gas Dynamics (in press)

    • NAID

      110004056204

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Behavior of the Reflected Molecules of a Diatomic Gas at a Solid Surface2005

    • 著者名/発表者名
      H.Takeuchi, K.Yamamoto, T.Hyakutake
    • 雑誌名

      In Rarefied Gas Dynamics (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effect of Surface Grooves on the Rarefied Gas Flow Between Two Parallel Walls2005

    • 著者名/発表者名
      K.Yamamoto, H.Takeuchi, T.Hyakutake
    • 雑誌名

      In Rarefied Gas Dynamics (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effect of Surface Grooves on the Rarefied Gas Flow Between Two Parallel Walls2005

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto, K., H.Takeuchi, T.Hyakutake
    • 雑誌名

      In Rarefied Gas Dynamics

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Flow of Gas Mixtures through Micro Channel2005

    • 著者名/発表者名
      Hyakutake T, K.Yamamoto, H.Takeuchi
    • 雑誌名

      In Rarefied Gas Dynamics

    • NAID

      110004056204

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Behavior of the Reflected Molecules of a Diatomic Gas at a Solid Surface2005

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi, H, K.Yamamoto, T.Hyakutake
    • 雑誌名

      In Rarefied Gas Dynamics

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 固体表面における気体分子反射特性の分子動力学法による解明(第1報,流れ問題の場合)2004

    • 著者名/発表者名
      山本恭二, 武内秀樹, 百武徹
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集B編 70

      ページ: 602-609

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 固体表面における気体分子反射特性の分子動力学法による解明(第2報,温度問題の場合)2004

    • 著者名/発表者名
      山本恭二, 武内秀樹, 百武徹
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集B編 70

      ページ: 2272-2279

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Characteristics of reflected gas molecules at wall surfaces analyzed by molecular dynamics method (1^<st> report, case of a flow problem)2004

    • 著者名/発表者名
      K.Yamamoto, H.Takeuchi, T.Hyakutake
    • 雑誌名

      Trans.Jpn.Soc.Mech.Eng.,B Vol.70, No.691

      ページ: 602-609

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Characteristics of reflected gas molecules at wall surfaces analyzed by molecular dynamics method (2^<nd> report, case of a thermal problem)2004

    • 著者名/発表者名
      K.Yamamoto, H.Takeuchi, T.Hyakutake
    • 雑誌名

      Trans.Jpn.Soc.Mech.Eng.,B Vol.70, No.697

      ページ: 2272-2279

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effect of wall characteristics on the behaviors of reflected gas molecules in a thermal problem2003

    • 著者名/発表者名
      K.Yamamoto, H.Takeuchi, T.Hyakutake
    • 雑誌名

      Rarefied Gas Dynamics (AIP Conference Proc.663)

      ページ: 1008-1015

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effect of wall characteristics on the behaviors of reflected gas molecules in a thermal problem.2003

    • 著者名/発表者名
      K.Yamamoto, H.Takeuchi, T.Hyakutake
    • 雑誌名

      Rarefied Gas Dynamics (AIP Conference Proc.663)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Yamamoto, H.Takeuchi, T.Hyakutake: "Effect of wall characteristics on the behaviors of reflected gas molecules in a thermal problem"Rarefied Gas Dynamics(AIP Conference Proc.663). 1008-1015 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 山本恭二, 武内秀樹, 百武徹: "固体表面における気体分子反射特性の分子動力学法による解明"日本機械学会誌. B,70,691. (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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