| 研究概要 |
計算機シミュレーションによって液体の動的振る舞いを調べるための方法には分子動力学法と流体力学計算の2つがある.十分大きな系では流体力学は分子動力学法と同じ結果を与える.ではどの程度小さな系では流体力学的な扱いが破綻し,分子動力学を用いなければならないのか?この疑問に答えるため分子動力学法と流体力学計算を比較する研究がいくつか行なわれてきた.しかし,流体力学で正しく計算できる系から流体力学が破綻する系まで系統的に分子動力学法と比較した研究はない.
そこで液体中に高温と低温の2つの温度領域があり境界での温度勾配が異なるいくつかの非平衡定常系を取り上げる.この系の計算を行ない,2つの方法を系統的に比較した.
液体の流れがなければ,流体力学では温度勾配が急な場合でも緩やかな場合でも圧力の分布は一定である.分子動力学法でもこの性質は温度勾配の緩急にかかわらず成立っていた.しかしながら温度勾配が急になればなるほど、ポテンシャルエネルギーや密度の分布については流体力学と分子動力学の結果に違いがみられた.特に密度は境界で振動することがわかった.これは密度の異なる液体が接したことにより境界で原子の層ができたからである.
このように温度勾配を変化させることにより,流体力学で正しく計算できる系から流体ら力学が破綻する状況歯で系統的にシミュレーションを行なうことができた.
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