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非弾性衝突モデルの構築と解離・再結合を伴う希薄気体の輸送係数特性の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18560157
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
研究機関横浜国立大学

研究代表者

松本 裕昭  横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (10251753)

研究期間 (年度) 2006 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
3,760千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 360千円)
2008年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2007年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2006年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
キーワード分子流体力学 / 希薄気体
研究概要

希薄気体流れの有効な解析技法の一つであるDirect Simulation Monte Carlo(DSMC) 法のための, 二原子分子の非弾性衝突モデルを構築し, 窒素気体についてモデルの最適化を行った.回転モードを表現するモデルでは, 窒素の輸送係数特性と回転緩和時間を適切に表現できることが確認され, また実験による垂直衝撃波内の構造も良好に再現することが確認された.振動モードを表現するモデルでは, 窒素気体の振動緩和時間を適切に表現することが確認された.解離・再結合を表現するモデルでは, 非平衡状態から平衡状態への緩和過程ならびに平衡状態における分子と原子の割合を適切に表現することも確認出来た.しかし, 解離・再結合が生じている際に, 理論的に指摘されている熱伝導係数の特性については、十分再現することができず, モデルの問題点と今後の課題を明らかにした.なお, 本研究における非弾性衝突モデルの構築過程で, その基礎となる弾性衝突モデルについて, 低温領域における量子散乱効果を適切に再現することを明らかにし, 弾性衝突モデルが量子散乱領域にも適用できることを示す事に成功した.

報告書

(4件)
  • 2008 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2009 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] 二原子分子の衝突断面積モデルを用いた流れと平行に置かれた円柱周りの超音速希薄気体流れのモンテカルロシミュレーション2009

    • 著者名/発表者名
      松本裕昭
    • 雑誌名

      日本機械学会誌B編 75巻(印刷中)

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 二原子分子の衝突断面積モデルを用いた流れと平行に置かれた円柱周りの超音速希薄気体流れのモンテカルロシミュレーション2009

    • 著者名/発表者名
      松本 裕昭
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集B 75(印刷中)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Elastic Molecular Collision Models for Quantum Mechanical Scattering in the Monte Carlo Simulation of Rarefied Gas Flow at Low Temperatures2008

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Matsumoto
    • 雑誌名

      Physics of Fluids Vol.20, 097103

      ページ: 1-5

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 窒素分子の回転衝突数と非弾性衝突モデルの衝突断面積2008

    • 著者名/発表者名
      松本裕昭
    • 雑誌名

      日本機械学会誌B編 73巻

      ページ: 2183-2192

    • NAID

      110006453724

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 窒素分子の回転衝突数と非弾性衝突モデルの衝突断面積2008

    • 著者名/発表者名
      松本 裕昭
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集B 73

      ページ: 2183-2192

    • NAID

      110006453724

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Elastic Molecular Collision Models for Quantum Mechanical Scattering in the Monte Carlo Simulation of Rarefied Gas Flow at Low Temperatures.2008

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Matsumoto
    • 雑誌名

      Physics of Fluid 20

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simple Scattering Models for Quantum Mechanical Scattering in the Monte Carlo Simulation of Rarefied Gas Flow2008

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Matsumoto
    • 雑誌名

      Rarefied Gas Dynamics AIP1084

      ページ: 383-388

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 窒素分子の回転衝突数と非弾性衝突モデルの衝突断面積2007

    • 著者名/発表者名
      松本 裕昭
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集B 73

      ページ: 2193-2203

    • NAID

      110006453724

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Variable Sphereモデルを導入した非弾性衝突モデルの性能2007

    • 著者名/発表者名
      松本 裕昭
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集 73

      ページ: 2183-2192

    • NAID

      110006453723

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rotational Collision Number and Rotationally Inelastic Cross-Section in Monte Carlo Simulations2007

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Matsumoto
    • 雑誌名

      Rarefied Gas Dynamics 1

      ページ: 473-478

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transport Coefficients of Inelastic collision Model in the Direct Simulation Monte Carlo Method.2006

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Matsumoto
    • 雑誌名

      JSME International Journal Series B 49

      ページ: 780-786

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] 軸対象物体周りの超音速希薄気体流れのモンテカルロ解析2008

    • 著者名/発表者名
      松本裕昭
    • 学会等名
      日本流体力学会年会
    • 発表場所
      神戸大学
    • 年月日
      2008-09-04
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] 軸対象物体周りの超音速希薄気体流れのモンテカルロ解析2008

    • 著者名/発表者名
      松本 裕昭
    • 学会等名
      日本流体力学会
    • 発表場所
      神戸大学
    • 年月日
      2008-09-04
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Simple Scattering Models for Quantum Mechanical Scattering in the Monte Carlo Simulation of Rarefied Gas Flow2008

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Matsumoto
    • 学会等名
      26th International Symposium on Rarefied Gas Dynamics
    • 発表場所
      University of Kyoto,Japan
    • 年月日
      2008-07-22
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] Simple Scattering Models for Quantum Mechanical Scattering in the Monte Carlo Simulation of Rarefied Gas Flow2008

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Matsumoto
    • 学会等名
      26th International Symposium on Rarefied Gas Dynamics
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2008-07-22
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 希薄気体流れのモンテカルロ解析における分子間衝突モデル2007

    • 著者名/発表者名
      松本裕昭
    • 学会等名
      日本機械学会流体工学部門講演会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2007-11-17
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書 2007 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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