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相転移を伴う非平衡輸送現象の理論的、数値的研究

研究課題

研究課題/領域番号 23740287
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 数理物理・物性基礎
研究機関東京大学

研究代表者

渡辺 宙志  東京大学, 物性研究所, 助教 (50377777)

研究期間 (年度) 2011-04-28 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2014年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2013年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2012年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2011年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード気泡生成 / 分子動力学法 / Ostwald成長 / キャビテーション / 並列計算 / オストワルド成長 / LSW理論 / 多重気泡生成過程 / 大規模計算 / ハイブリッド並列化 / 相図・臨界現象 / 非平衡輸送現状
研究成果の概要

液体を急減圧すると多数の気泡が出現し、その後、大きい気泡がより大きく、小さい気泡がより小さくなるOstwald成長という現象が起きる。この現象は発電所や冷却システムにおいて重要な役割を果たすが、その詳細は未解明であった。そこで我々は京コンピュータ上で数億粒子規模の大規模動力学計算を行い、急減圧された液体に発生する気泡のダイナミクスを解析した。急減圧直後は系の非一応性が原因で古典論では記述できないが、その後古典論で記述できるスケーリング領域があること、スケーリング指数が温度に依存し、それはミクロなダイナミクスから説明できることを見出した。

報告書

(5件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実施状況報告書
  • 2012 実施状況報告書
  • 2011 実施状況報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2014 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (19件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Ostwald ripening in multiple-bubble nuclei2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Watanabe, Masaru Suzuki, Hajime Inaoka, and Nobuyasu Ito
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 141 号: 23 ページ: 234703-234703

    • DOI

      10.1063/1.4903811

    • NAID

      40021511339

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Huge-scale Molecular Dynamics Simulation of Multibubble Nuclei2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Watanabe, Masaru Suzuki, and Nobuyasu Ito
    • 雑誌名

      Comput. Phys. Commun.

      巻: 184 号: 12 ページ: 2775-2784

    • DOI

      10.1016/j.cpc.2013.07.023

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Usefulness of an equal-probability assumption for out-of-equilibrium states: a master equation approach2012

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Nogawa, Nobuyasu Ito, and Hiroshi Watanabe
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E

      巻: 86 号: 4

    • DOI

      10.1103/physreve.86.041133

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase diagram and universality of the Lennard-Jones gas-liquid system2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Watanabe, Nobuyasu Ito, and Chin-Kun Hu
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 136 号: 20

    • DOI

      10.1063/1.4720089

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular Dynamics Study of Rotating Nanodroplets: Finite-size Effects and Nonequilibrium Deformation2011

    • 著者名/発表者名
      H. Watanabe, N. Mitsuda, T. Nogawa, and N. Ito
    • 雑誌名

      J. Phys.: Conf. Ser.

      巻: 297 ページ: 12023-12023

    • DOI

      10.1088/1742-6596/297/1/012023

    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient Implementations of Molecular Dynamics Simulations for Lennard-Jones Systems2011

    • 著者名/発表者名
      H. Watanabe, M. Suzuki, and N. Ito
    • 雑誌名

      Prog. Theor. Phys.

      巻: 126 号: 2 ページ: 203-235

    • DOI

      10.1143/ptp.126.203

    • NAID

      110008711087

    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaporation-condensation transition of the two-dimensional Potts model in the microcanonical ensemble2011

    • 著者名/発表者名
      T. Nogawa, N. Ito, and H. Watanabe
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 84 号: 6 ページ: 61107-61107

    • DOI

      10.1103/physreve.84.061107

    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] スパコンプログラマの日常 ~スパコンを使うのって難しいの?~2014

    • 著者名/発表者名
      渡辺宙志
    • 学会等名
      スパコンを知る集い in 静岡 ~「京」、そしてその先へ~
    • 発表場所
      グランシップ 会議ホール・風 (静岡県静岡市)
    • 年月日
      2014-12-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 多重気泡生成過程における気泡間相互作用の数値的解析2014

    • 著者名/発表者名
      渡辺宙志
    • 学会等名
      物性研スパコン共同利用成果報告会
    • 発表場所
      東京大学物性研究所 (千葉県柏市)
    • 年月日
      2014-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Huge-Scale Molecular Dynamics Simulation of Multi-bubble Nuclei2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Watanabe
    • 学会等名
      Nose Dynamics 30 Years (NOSE30)
    • 発表場所
      慶応大学三田キャンパス (東京都港区)
    • 年月日
      2014-11-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 多重気泡生成過程における気泡間相互作用の数値的解析2014

    • 著者名/発表者名
      渡辺宙志
    • 学会等名
      第1回「京」を中核とするHPCIシステム利用研究課題 成果報告会
    • 発表場所
      コクヨホール (東京都港区)
    • 年月日
      2014-10-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 多重気泡生成過程における非平衡仕事2014

    • 著者名/発表者名
      渡辺宙志
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学春日井キャンパス (愛知県春日井市)
    • 年月日
      2014-09-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Huge-Scale Molecular Dynamics Simulation of Multi-bubble Nuclei2014

    • 著者名/発表者名
      H. Watanabe, M. Suzuki, H. Inaoka, and N. Ito
    • 学会等名
      NCSA Blue Waters Symposium for Petascale Science and Beyond
    • 発表場所
      Champaign-Urbana (アメリカ)
    • 年月日
      2014-05-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 超並列古典分子動力学法におけるシステムノイズの影響2012

    • 著者名/発表者名
      渡辺宙志
    • 学会等名
      第2回CMSI研究会
    • 発表場所
      東北大学金属材料研究所
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Massively Parallel Molecular Dynamics Simulations: Implementations and Applications2012

    • 著者名/発表者名
      H. Watanabe
    • 学会等名
      International Workshop on Quantum Chemistry Massively Parallel Programming Now in Supercomputers(招待講演)
    • 発表場所
      Komaba Faculty House, the University of Tokyo
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 非平衡緩和ダイナミクスの巨視的変数に対するマスター方程式2012

    • 著者名/発表者名
      能川知昭、渡辺宙志、伊藤伸泰
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学西宮上ケ原キャンパス
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] The universality of the liquid-gas phase transition of the Lennard-Jones system2012

    • 著者名/発表者名
      H. Watanabe, N. Ito, and C.-K. Hu
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学西宮上ケ原キャンパス
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Huge-scale molecular dynamics simulation of gas-liquid two-phase flow2011

    • 著者名/発表者名
      H. Watanabe, M. Suzuki, and N. Ito
    • 学会等名
      ICCES'11(招待講演)
    • 発表場所
      Nanjing, China
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 大規模分子動力学法による混相流体の解析2011

    • 著者名/発表者名
      渡辺宙志
    • 学会等名
      CMSI 若手技術交流会
    • 発表場所
      理化学研究所計算科学研究機構
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 2次元Potts modelにおける縮約された位相空間の非平衡確率流2011

    • 著者名/発表者名
      能川知昭,伊藤伸泰,渡辺宙志
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 多重気泡生成過程におけるOstwaldスケーリング

    • 著者名/発表者名
      渡辺宙志、鈴木将、稲岡創、伊藤伸泰
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学 湘南キャンパス(神奈川県平塚市)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 気泡の可視化~「無い」ものを可視化する~

    • 著者名/発表者名
      渡辺宙志
    • 学会等名
      物性研スパコン共同利用・CMSI 合同研究会
    • 発表場所
      東京大学物性研究所 (千葉県柏市)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 多重気泡生成過程の大規模分子動力学計算

    • 著者名/発表者名
      渡辺宙志、鈴木将、伊藤伸泰
    • 学会等名
      日本機械学会 第26回計算力学講演会(CMD2013)
    • 発表場所
      佐賀大学大学院工学系研究科 (佐賀県佐賀市)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] ペタスケールコンピュータにおける分子動力学法の可能性

    • 著者名/発表者名
      渡辺宙志、鈴木将、伊藤伸泰
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学 東広島キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 短距離古典分子動力学計算の高速化と大規模並列化

    • 著者名/発表者名
      渡辺宙志
    • 学会等名
      第6回分子シミュレーションスクール
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Huge-Scale Molecular Dynamics Simulation of Cavitation Process

    • 著者名/発表者名
      H. Watanabe, M. Suzuki, and N. Ito
    • 学会等名
      The 3rd Workshop on Computational and Statistical Physics (CSP3)
    • 発表場所
      Kyoto Research Park, Kyoto, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [備考] How the Physics of Champagne and Soda Bubbles...

    • URL

      http://www.aip.org/publishing/journal-highlights/how-physics-champagne-and-soda-bubbles-may-help-address-worlds-future

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

URL: 

公開日: 2011-08-05   更新日: 2019-07-29  

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