| 研究課題/領域番号 |
21K03866
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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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| 審査区分 |
小区分19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 群馬工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
矢口 久雄 群馬工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (20568521)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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| キーワード | 気液界面 / 蒸発・凝縮 / 分子動力学シミュレーション / ナノ液滴 / 微小液滴 / 分子動力学 / 液滴 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
凝縮係数とよばれる物性値について，微小な液滴の気液界面における界面曲率の影響ならびに不純物による影響を独自の分子動力学シミュレーションプログラムを用いて明らかにする．従来は考慮されていなかったこれらの影響を定式化し，微小液滴の成長を記述する既存モデルを改良する．これにより，水蒸気タービンやインクジェットプリンタ，液滴衝突を利用した半導体洗浄における流体制御などの工学的応用を始めとして，いま深刻な社会問題となっている新型コロナウイルス感染拡大における飛沫・エアロゾル伝播，集中豪雨・局地的大雨などのメソスケール顕著現象の予測精度向上に貢献する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，分子動力学シミュレーションを用いて，ナノ液滴の気液界面における凝縮係数の値を決定するとともに，凝縮係数に及ぼす液滴半径の影響，不純物がナノ液滴と蒸気の気液二相平衡状態に与える影響，回転するナノ液滴における気液二相平衡状態について検討し，曲率を有する気液界面における蒸発・凝縮に関する基礎的な知見を得た．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で得られた成果は，気液界面における質量・運動量・エネルギー輸送に関わる基礎的かつ重要な知見であり，今後のこの分野における分子論的アプローチに資する学術的意義を有する．また，蒸発や凝縮をともなう微小液滴のふるまいは，水蒸気タービンやインクジェットプリンタ，液滴衝突を利用した半導体洗浄などの工学的問題において重要な役割を担うばかりでなく，新型コロナウイルス感染拡大における飛沫・エアロゾル伝播や，土砂災害や河川氾濫などの甚大な被害をもたらす集中豪雨・局地的大雨などのメソスケール顕著現象の予測においても注目される．これらの応用分野にも資することから社会的意義も大きい．
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