| 研究概要 |
衝撃波管の低圧管々端面で蒸気中を伝ぱする衝撃波が反射した際に,管端面上に形成される液膜の成長過程を理論および実験の両面から分子レベルで研究し,以下のことを明らかにした.
理論の成果
1.液膜成長のごく初期の時間段階では液膜は時間にほぼ比例して成長するが,ある遷移時間を経た後では液膜は時間の平方根に比例して成長する.この液膜成長の遷移現象に対して,遷移時間が理論的に導かれた.
2.遷移時間以前の液膜の成長過程は凝縮係数に直接影響されるが,それ以後の成長過程は凝縮係数には関係なく,蒸気,液膜,凝縮基盤等の熱物性値によって支配される.
3.凝縮係数は凝縮開始以後遷移時間程度までの実験データと理論との比較から決定されなければならない.
実験の成果
実験はメタノール蒸気を対象として種々の実験条件の下で行われた.その結果,メタノール蒸気の凝縮係数はおおよそ0.3であり,この値は分子動力学によるシミュレーション結果と良く一致していることが明らかとなった.
さらに,凝縮係数が1よりも小さいことの主原因としては,従来言われているような気体分子の液面での反射によるものでなく液体粒子を追い出す「粒子交換」によるところが大きいことが明らかになった.
今後の課題
1.実験データの解析手法に改良を加えるとともに,実験条件,例えば蒸気圧力,衝撃波マッハ数,蒸気の種類等を変えて実験を行う.
2.液面における蒸気の密度を光学的に測定し,液面での温度境界条件を検討する.
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