多孔質を利用した気体の熱駆動型輸送-圧縮装置の気体論に基づく理論的性能評価

• 研究課題/領域番号: 19760118
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 田口 智清 神戸大学, 自然科学系先端融合研究環重点研究部, 助教 (90448168)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 2,790千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 390千円); 2009年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2008年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2007年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
• キーワード: 分子流体力学 / 希薄気体 / クヌッセンポンプ / 希薄気体効果 / 均質化法 / 非機械的ポンプ / 多孔質 / 希薄化効果 / すべり流

研究概要

気体分子の平均自由行程が系の代表長に対して無視できない微小な系では,気体内の温度場によって定常な流れが誘起される.本研究では,微細な孔径を持つ多孔質内に誘起されるこの種の流れを利用した気体の輸送・圧縮装置(ポンプ)の性能を検証した.より具体的には,多数の正方配列円柱群により構成されるポンプ内の気体の振る舞いを,分子気体力学に基づいて構築した拡散モデルにより調べた.その結果,例えば両端で1.5倍の温度比を持つ円柱群を100個連結した場合,隣接する円柱の中心間距離に基づくクヌッセン数が6のときポンプが約50倍の圧力差を維持できることが分かった.

研究成果

• [雑誌論文] Rarefied gas flows over in-line arrangement of circular cylinders (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Taguchi
  • 雑誌名: Rarefied Gas Dynamics: Proceedings of the 26th International Symposium on Rarefied Gas Dynamics, AIP ページ: 447-452
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rarefied gas flows through an in-line array of circular cylinders (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Taguchi
  • 雑誌名: 数理解析研究所講究録1631, 流体と気体の数学解析 ページ: 160-178
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rarefied gas flows over in-line arrangement of circular cylinders (2009)
  • 著者名/発表者名: 田口智清
  • 雑誌名: Rarefied Gas Dynamics : Proceedings of the 26th International Symposium on Rarefied Gas Dynamics ページ: 447-452
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rarefied gas flows through an in-line array of circular cylinders (2009)
  • 著者名/発表者名: 田口智清
  • 雑誌名: 数理解析研究所講究録 1631 ページ: 160-178
• [雑誌論文] Rarefied gas flow over an in-line array of circular cylinders (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Taguchi, P. Charrier
  • 雑誌名: Phys. Fluids 20 ページ: 67103-16
  • NAID: 120001348339
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rarefied gas flow over an in-line array of circular cylinders (2008)
  • 著者名/発表者名: 田口智清
  • 雑誌名: Physics of Fluids 第20巻・6号
  • NAID: 120001348339
  • 査読あり
• [学会発表] A Knudsen compressor using rarefied gas flow past square array of circular cylinders (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Taguchi
  • 学会等名: Russia-Japan Symposium on Numerical Experiment in Hydrodynamical Instability and Turbulence with High-Performance Computin
  • 発表場所: モスクワ
  • 年月日: 2009-11-13
• [学会発表] A Knudsen compressor using rarefied gas flow past square array of circular cylinders (2009)
  • 著者名/発表者名: 田口智清
  • 学会等名: Russia-Japan Symposium on Numerical Experiment in Hydrodynamical Instability and Turbulence with High-Performance Computing
  • 発表場所: ステクロフ数学研究所(モスクワ)
  • 年月日: 2009-11-13
• [学会発表] 多孔質を用いたクヌッセンポンプ (2009)
  • 著者名/発表者名: 田口智清
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2009
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-09-02
• [学会発表] 多孔質を用いたクヌッセンポンプ (2009)
  • 著者名/発表者名: 田口智清
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2009
  • 発表場所: 東洋大学(東京都)
  • 年月日: 2009-09-02
• [学会発表] Rarefied gas flow over in-line array of circular cylinders: Case of nonisothermal medium, Japan-Russia Workshop on Study of Hydrodynamical Instability (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Taguchi
  • 学会等名: Turbulence and Complex Flows by Using Advanced Technologies of Modeling on Supercomputers
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-11-20
• [学会発表] Rarefied gas flow over in-line array of circular cylinders : Case of nonisothermal medium (2008)
  • 著者名/発表者名: 田口智清
  • 学会等名: Japan-Russia Workshop on Study of Hydrodynamical Instability, Turbulence and Complex Flows by Using Advanced Technologies of Modeling on Supercomputers
  • 発表場所: ホテル北野プラザ六甲荘
  • 年月日: 2008-11-20
• [学会発表] 正方配列円柱群を過ぎる希薄気体流の数値解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 田口智清
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2008
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-09-04
• [学会発表] 正方配列円柱群を過ぎる希薄気体流の数値解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 田口智清
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2008
  • 発表場所: 神戸大学工学部
  • 年月日: 2008-09-04
• [学会発表] Rarefied gas flows over in-line arrangement of circular cylinders (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Taguchi
  • 学会等名: 26th International Symposium on Rarefied Gas Dynamics
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2008-07-24
• [学会発表] Rarefied gas flows over in-line arrangement of circular cylinders (2008)
  • 著者名/発表者名: 田口智清
  • 学会等名: 26th International Symposium on Rarefied Gas Dynaraics
  • 発表場所: 京都大学百周年時計台記念館
  • 年月日: 2008-07-24
• [学会発表] Rarefied gas flows through an in-line array of circular cylinders (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Taguchi
  • 学会等名: 10th RIMS Workshop on Mathematical Analysis in Fluid and Gas Dynamics
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2008-07-11
• [学会発表] Rarefied gas flows through an in-line array of circular cylinders (2008)
  • 著者名/発表者名: 田口智清
  • 学会等名: 10th RIMS Workshop on Mathematical Analysis in Fluid and Gas Dynamics
  • 発表場所: 京都大学数理解析研究所
  • 年月日: 2008-07-11
• [学会発表] 多孔性媒体を過ぎる希薄気体流の拡散モデル (2008)
  • 著者名/発表者名: 田口 智清
  • 学会等名: MSS(Multiscale Simulations for Softmatters)セミナー
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2008-02-05
• [学会発表] 周期構造を持つ多孔質中を流れる希薄気体流の拡散モデル (2007)
  • 著者名/発表者名: 田口 智清
  • 学会等名: 流体セミナー
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2007-12-03
• [学会発表] 正方配列円柱群を過ぎる希薄気体流 (2007)
  • 著者名/発表者名: 田口 智清
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会関西支部第413回航空懇談会
  • 発表場所: 神戸大学
  • 年月日: 2007-09-14
• [学会発表] 正方配列円柱群を過ぎる希薄気体流に関する研究 (2007)
  • 著者名/発表者名: 田口智清, P. Charrier
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2007
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-08-06
• [学会発表] 正方配列円柱群を過ぎる希薄気体流に関する研究 (2007)
  • 著者名/発表者名: 田口 智清
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2007
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2007-08-06
• [学会発表] 周期構造を持つ多孔質中を流れる希薄気体流 (2007)
  • 著者名/発表者名: 田口 智清
  • 学会等名: 第7回 格子ボルツマン法の基礎と応用に関する研究分科会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2007-06-01