| 研究概要 |
気液界面で蒸発・凝縮が起こっているとき,その界面を通過する気体の質量・運動量・エネルギを理論解析のみで定量的に予測することは現在のところ困難な状況にある.その理由に,気液界面における気体論境界条件には,蒸発・凝縮係数といった未知パラメータが含まれているため,未だその境界条件が完全に確立されてはいないからである,本研究は分子動力学を用いて,蒸発・凝縮係数の決定を行い,また,キャビテーション気泡に代表される蒸発・凝縮を伴う気泡運動に対して,分子気体力学と気泡力学を用いて数値解析を行い,相変化を正確に取り入れた気泡力学の構築を目的とし行われる,また,非球形気泡の崩壊現象に対して,Ghost Fluid法を用いた数値解析法を適用し,上述の計算で得られた知見を取り入れることで気泡崩壊時の極限現象の解明を目指す.
本年度の研究結果より得られた知見は以下の通りである.
1.気泡力学と分子気体力学を用いて,界面で相変化を伴う単一球形気泡の崩壊現象に対する数値計算を行った.その結果,気泡崩壊時の極限状態において,界面近傍の気泡内部に急峻な圧力上昇,温度上昇を確認した.
2.固体壁(プラチナ分子)面上における薄い液膜(アルゴン分子)の蒸発・凝縮現象に対して分子動力学法を用いて数値計算を行った.その結果,液膜が薄くなるにつれ,固体壁の影響により,真空蒸発するアルゴン分子の質量流束は減少していくことが明らかとなった.また,液膜厚さが分子直径の5〜6倍程度の厚さがあれば,バルクな液体の気体論境界条件は満足される.
3.非球形気泡の崩壊現象に対して,マルチグリッドGhost Fluid法を用いた計算手法を構築した.
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