| 研究課題/領域番号 |
07805021
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
熱工学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
小原 拓 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (40211833)
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| 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, 流体化学研究所, 助手 (30006184)
相原 利雄 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (90006172)
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| 研究期間 (年度) |
1995 – 1996
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| キーワード | 分子動力学 / 相・状態変化 / 遷臨界現像 / 水 / 水素結合 / 単純流体 / 流体の構造 |
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| 研究概要 |
まず、水の構造に関する研究として、圧縮液、臨界点近傍及び超臨界域を含む広い温度・領域に対して分子動力学解析を行った。平成7年度においては、水素結合やそのネットワークの時間平均的特性(静的構造)を求め、これらが温度・密度に応じてどのように変化するのかを解析した。平成8年度には、これらがどのような経時挙動を示すのか(動的構造)について解析を進めた。
液体表面におけるこれらの特性は、蒸発・凝縮など相変化現像に関して熱工学的に重要であることから、水の気液界面の分子動力学シミュレーションを平成8年度に行い、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及び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。単原子分子流体を想定したLJ流体を対象に、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平成7年度に解析を行い、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た。平成8年度に得られた水の動的構造解析結果においても、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、今後も解析を進める予定である。また、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平成8年度に行い、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し、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。
以上、流体の相・状態変化の微視的メカニズムについて、特に遷臨界域を中心に解析を行い、当初の計画以上の成果をあげることができた。
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