| 研究課題/領域番号 |
21K03877
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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 | 鳥取大学 |
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研究代表者 |
土井 俊行 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (00227688)
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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 |
1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2023年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2022年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | 分子気体力学 / マイクロ潤滑 / 非連続体効果 / 偏心円筒間流れ / 平均自由行程 / 曲率 / 希薄気体流 / マイクロマシン / 潤滑 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
気体分子の平均自由行程程度(0.1ミクロン以下)よりも狭い超微小隙間の潤滑を記述する巨視的潤滑方程式を、気体分子運動論に基づいて導出する。特に、2つの壁面が任意の温度分布を有する場合において、隙間と温度分布の広い範囲で妥当な方程式を導く。導かれた方程式の妥当性は、気体分子運動論に基づく直接数値計算と比較することによって検証する。
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| 研究成果の概要 |
気体分子の平均自由行程(0.1ミクロン以下)程度の隙間のマイクロスケール潤滑を気体分子運動論に基づいて理論的に調べた。無次元曲率(平均隙間÷軸半径)を小さいパラメータとして気体論方程式の摂動解析を行った。隙間が平均自由行程よりずっと小さい場合には、摺動面の小さな曲率の効果のため、従来の潤滑近似を直接応用して導いた潤滑方程式は無次元曲率の平方根に比例する無視できない誤差を生じることを実証した。小さな曲率の効果を正しく取り入れた改良型潤滑方程式を導出し、それが隙間の全範囲で気体論方程式の良い近似を与えることを示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究課題の成果として、本来連続体力学で扱えないようなマイクロ潤滑問題を、連続体潤滑理論と同程度の容易さで解析できる改良潤滑方程式および必要な数値データを社会に提供した。研究詳細を示した文献はオープンアクセス化し、万人が読めるようにした。改良潤滑方程式を実際に使用する際に必要な数値データを研究代表者のホームページから公開した。
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