| 研究課題/領域番号 |
07805021
|
|---|
| 研究機関 | 東北大学 |
|---|
研究代表者 |
小原 拓 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (40211833)
|
|---|
| 研究分担者 |
印南 幸夫 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (50271987)
宇角 元亨 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (30006184)
相原 利雄 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (90006172)
|
|---|
| キーワード | 分子動力学 / 相・状態変化 / 遷臨界現象 / 水 / 水素結合 / 単純流体 / 流体の構造 |
|---|
| 研究概要 |
まず、広範な温度・密度範囲における水の構造の変化に関する解析を行った。気液共存域、圧縮液、臨界点近傍及び超臨界域を含む広い温度・領域における約130点の条件に対して分子動力学計算を行い、その結果を解析することにより、水中で水素結合やそのネットワークとしてのクラスタがどのような経時挙動を示すのか(動的構造)を明らかにした。
次に、液体表面におけるこれらの特性の解明が蒸発・凝縮など相変化現象に関する分子熱工学分野で希求されていることから、水の気液界面の分子動力学シミュレーションを行い、水素結合の寿命やその結合性などについて明らかにした。
一方、臨界点極近傍における流体界面の基礎的な特性を解明するために、より単純で大きな系を対象とした解析を併せて行った。単原子分子を想定したLJ流体に対して臨界点近傍の亜及び超臨界領域における気液界面のシミュレーションを行い、流体中に温度勾配が存在する場合には、超臨界領域においても界面類似の構造が残存ん、界面張力も流体の流動に影響を与える程度の大きさを保つことを明らかにした。これは、従来さまざまな解釈のあった臨界点近傍の流体の沸騰もどき現象について、新たな視点を提供するものである。
昨年度には、臨界点極近傍の流体が示す定積比熱など熱物性値の異常な挙動について、二次元LJ流体について解析を行い、臨界点極近傍でクラスタの生成・分離が激しくなることによりエネルギー状態の変動が大きくなっていることを示唆する結果を得ている。本年度遂行した水の動的構造の解析においても、臨界点近傍でクラスタ構造の安定性が極小となることを見い出しており、これらの成果を統合してより普遍的な結論を得るべく、今後も引き続き解析を進める予定である。
|
