不純物・相転移を伴う複雑流体の分子論からの数値解析

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 15K05201
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 数理物理・物性基礎
• 研究機関: 慶應義塾大学 (2019); 東京大学 (2015-2018)
• 研究代表者: 渡辺 宙志 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (50377777)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 分子動力学法 / 複雑流体 / ハイパフォーマンスコンピューティング

研究成果の概要

ポリマーなどの不純物や、気泡生成などの相転移と流れがカップルした複雑流体の振る舞いを分子動力学法によるシミュレーションにより解析した。特に、円柱後方に発生するカルマン渦に注目し、高分子を添加すると渦がぼやけること、高分子の長さが重要であること、気泡生成を伴う流れでは、渦が発生する場所が後方にずれ、その結果円柱にかかる渦からの反作用が消えることなどを明らかにした。

自由記述の分野

統計力学

研究成果の学術的意義や社会的意義

流体は、ごく微量の不純物が混ざるだけでその物性を大きく変えることが知られている。工学応用上、その振る舞いを理解することは非常に重要であるが、不純物と流体を構成する分子との相互作用がミクロスケールであるのに対し、結果として現れる流れがマクロスケールであることから、解析が難しかった。本研究は大規模シミュレーションによりそのスケール差を克服することに成功し、複雑流体の性質について新たな知見を与えた。