| 研究課題/領域番号 |
16K06064
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
小林 一道 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (80453140)
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| 研究分担者 |
藤井 宏之 北海道大学, 工学研究院, 助教 (00632580)
渡部 正夫 北海道大学, 工学研究院, 教授 (30274484)
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| 研究協力者 |
今 美沙紀
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 気体論境界条件 / 蒸発・凝縮 / 気泡崩壊現象 / キャビテーション / 分子動力学 / 分子気体力学 / 凝縮係数 / Boltzmann方程式 / 2成分混合気体 / 気泡崩壊 / ２成分混合気体 / Boltmzann方程式 / 分子流体力学 / 分子気体運動論 |
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| 研究成果の概要 |
本研究は蒸気(凝縮性気体)と気体(非凝縮性気体)の混合気体に対する気体論境界条件を決定し，その境界条件を利用して，混相流れの解析，特に気泡の崩壊問題の解析に適用することである．本研究期間では，分子動力学法を用いて平衡状態における混合気体の気体論境界条件を構築した．また，得られた境界条件を用いて，気泡の崩壊問題に適用した．その結果，気泡が崩壊する際には，気液界面近傍に薄い非凝縮性気体の層が形成され，この層の影響で，蒸気の凝縮係数が著しく低くなることが示唆された．また，崩壊時の気泡内部の温度分布は，その内部に含まれるほんのわずかな非凝縮性気体の量に応じて変化することが明らかとなった．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまで蒸気分子の相変化現象に対して，その他の成分の分子の影響（例えば水分子の蒸発・凝縮現象に対する空気分子の影響）は明らかにされてこなかった．本研究より，非凝縮性気体分子が蒸気分子の蒸発・凝縮に大きな影響を及ぼすることが明らかとなった．これは学術的意義のみならず，医療やレーザーアブレーション技術などで見られるキャビテーション気泡崩壊現象の詳細な解析において有用な知見となる．
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