| 研究課題/領域番号 |
02452116
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| 研究種目 |
一般研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
大橋 秀雄 東京大学, 工学部, 教授 (90010678)
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| 研究分担者 |
小林 敏雄 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (50013206)
市川 保正 東京大学, 工学部, 助手 (40134473)
川田 達雄 東京大学, 工学部, 助手 (00010851)
松本 洋一郎 東京大学, 工学部, 助教授 (60111473)
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| 研究期間 (年度) |
1990 – 1991
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| キーワード | 固体ー気体界面 / 分子動力学 / 界面の熱伝達 / 吸着確率 / 希薄気体 / Maxwell model / Rarefied Gas |
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| 研究概要 |
本研究は、希薄気体の固体壁面における境界条件を調べることを目的として行った。分子動力学の手法を用い、気体分子が固体結晶表面に衝突する過程をシミュレ-トすることで、界面におけるミクロな熱伝達や気体分子の散乱角度などの情報を得た。ここでは、分子は単原子的な分子とし、分子の回転/振動の自由度は無視している。また、表面は完全で清浄であるとした。固体結晶は温度Tsの熱平衡状態とし、周期境界条件により薄膜を構成した。ここに、初期エネルギや入射角度を変化させた気体分子を入射し、100から400のサンプルについて、挙動の様子を記録した。気体分子の質量やレナ-ド・ジョ-ンズ・ポテンシャル係数を変化させ、解析を行行った。また気体分子と結晶分子の間のポテンシャルとしてモ-スのポテンシャルを用いた場合も計算し、比較した。その結果、
(1)散乱角度分布は葉状の形をとり、拡散反射やマックスウェルのモデルとは異なっている。
(2)気体分子の物理吸着の確率は主として分子間ポテンシャルの深さと初期入射速度に強く依存している。
(3)気体分子の運動エネルギや運動量の変化は物理吸着の確率の影響を強くうけている。また、吸着せずに離脱する分子の挙動は入射前の法線方向の運動量に強く依存している。
(4)XeーPtの系における物理吸着係数の値について、Tullyらの得た実験との一致を得た。このときモ-ス・ポテンシャルの方が広い範囲にわたって良好な一致を示した。
(5)衝突直前直後に気体分子の運動エネルギが極大を取る時刻があり、エネルギの授受は主にその間に行われる。
(6)その際の法線方向の運動量の変化の平均値は入射角度に独立で、ほぼ線型の関係にある。
等の知見を得、境界条件モデルを構築するための基礎的な情報を収集することが出来た。
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