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Machine Learningによる気体分子散乱特性予測と機能性ナノ界面の探索

研究課題

研究課題/領域番号 18K03960
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分19010:流体工学関連
研究機関高知工業高等専門学校

研究代表者

武内 秀樹  高知工業高等専門学校, ソーシャルデザイン工学科, 教授 (30435474)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード高Knudsen数流れ / Gas-Surface Interaction / 反射境界条件 / 分子速度分布関数 / 適応係数 / 機械学習 / 流体工学 / 希薄気体力学 / 分子動力学
研究成果の概要

高Knudsen数流れにおける気体の熱流動特性の正確な把握には,物体界面での気体分子反射境界条件を適切に取り扱うことが必要になる.流れ場の熱流動条件や界面の状態など,種々の影響因子を考慮した気体分子散乱特性の予測に有効な反射モデルの構築を機械学習に基づき行った.適応係数等の巨視的な物理量の予測に対して,本モデルが効果的であることが確認でき,機能性ナノ界面を検討する際の構築モデルの有用性についても示された.

研究成果の学術的意義や社会的意義

高Knudsen数流れの系での気体の熱的・流体力学的特性の理解には,物体界面での気体分子散乱特性の解明が重要となる.流れ場の様々な因子を考慮した分子シミュレーション解析に基づく気体分子散乱データから気体分子散乱挙動の予測に有効な反射モデルを機械学習により構築する方法を実現した.構築モデルより求められる分子速度分布関数から,界面構造の違いによる流れ場への影響を予測することで,機能性ナノ界面の把握に有効となる.

報告書

(7件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件)

  • [学会発表] 金表面での気体分子の散乱挙動予測2023

    • 著者名/発表者名
      武内 秀樹,小野 龍生
    • 学会等名
      日本機械学会2023年度年次大会, No.23-1, J051-02
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Prediction of Reflection Characteristics for Gas Molecules on Au Surfaces2023

    • 著者名/発表者名
      Ryusei Ono, Hideki Takeuchi
    • 学会等名
      The 1st KOSEN International Research Symposium (KRIS2023), No. 164
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 金表面における気体分子散乱特性の予測2022

    • 著者名/発表者名
      小野 龍生, 小﨑 祐助, 武内 秀樹
    • 学会等名
      日本機械学会2022年度年次大会, No.22-1, J051p-03
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 金表面での気体分子散乱挙動の分子論的解析2022

    • 著者名/発表者名
      小﨑 祐助, 武内 秀樹
    • 学会等名
      日本機械学会 中国四国支部 第60期総会・講演会, 06c2
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 固体表面における気体分子反射特性の予測2021

    • 著者名/発表者名
      武内秀樹,楠瀬 宏規
    • 学会等名
      日本機械学会2021年度年次大会, No.21-1, J052-07
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 固体表面での気体分子散乱挙動の予測2020

    • 著者名/発表者名
      楠瀬 宏規, 武内秀樹
    • 学会等名
      日本機械学会2020年度年次大会, No.20-1, J05217
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 固体表面における気体分子散乱特性の分子動力学的解析2020

    • 著者名/発表者名
      小﨑 祐助, 武内秀樹
    • 学会等名
      第34回数値流体力学シンポジウム, B09-4
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 水分子吸着表面での気体分子の散乱挙動予測2020

    • 著者名/発表者名
      楠瀬 宏規, 武内秀樹
    • 学会等名
      第34回数値流体力学シンポジウム, B11-4
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Prediction of scattering properties for gas molecules on solid surfaces2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Kusunose, Hideki Takeuchi
    • 学会等名
      72nd Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 機械学習による固体表面での気体分子散乱特性の予測2019

    • 著者名/発表者名
      楠瀬 宏規, 武内秀樹
    • 学会等名
      日本機械学会2019年度年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2025-01-30  

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