| 研究概要 |
吸着を伴うマイクロ・ナノチャネル内の流動特性において基本的に重要であるところの異分子吸着壁での気体分子の反射特性について調べている。そして,固体表面の性状により,気体分子の適応係数,固体に働く応力,表面に伝わる熱流がどのように変わるかを,固体表面として白金,気体分子としてN_2,Arを取り,二平面間の気体に対し,気体分子の動きに対してはモンテカルロ法を,また,気体・固体分子の干渉には分子動力学法を用いて調べた。表面性状としては,表面が滑らかな場合,分子的スケールの溝がある場合,および,それらの表面に異分子(Xe)が物理吸着している場合を取り扱っている。上下の板が異なる速度で動くクエット流れ(速度比を0.5とする)と上下の板の温度が異なる問題を解析した。取り扱っている壁の温度を300Kとしている。解析により,次のような結果を得た。Ar気体では,分子的スケールの溝がある場合には,溝の方向によって接線方向運動量適応は異なること,この壁にXe分子が吸着している場合,接線方向運動量適応係数は,溝に平行な場合,垂直の場合共少し大きくなること。また,温度問題においては,エネルギー適応係数は,表面が滑らかな場合と溝がある場合は,あまり違いはないが,Xe分子が吸着している場合においては,表面が滑らかな場合には大きな値となることが示された。また,N_2分子気体に対しても温度,運動量適応係数を求め,これらの値は対応する実験値とよく一致していることが示された。どの場合にも吸着分子の大きな影響が見られる。
このような壁において反射される気体分子の持つ分子速度分布関数について調べたところ,どの壁においても,適応係数を上述の値に取るとき,マックスウエル型の反射境界条件によって記述されることが示された。この反射境界条件を用いて混合気体の管内流について解析し,吸着分子による管内流量への影響について,その効果を定量的に明らかにすることが出来た。
今後は,本研究を基に,マイクロポンプの開発解析を行う予定である。
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