2022 年度研究成果報告書

音波共鳴管実験と分子気体力学に基づく非平衡状態下での蒸発係数測定法の開発

研究課題

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研究課題/領域番号	19K04202
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分19010:流体工学関連
研究機関	奈良工業高等専門学校
研究代表者	中村篤人奈良工業高等専門学校, 電子制御工学科, 准教授 (80619867)
研究期間 (年度)	2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード	蒸発係数 / 凝縮係数 / 相変化 / 音波 / 共鳴
研究成果の概要	本課題は共鳴音波による蒸発係数測定法を基盤として、非平衡状態に対応した測定法への拡張を目的とする。蒸発係数は分子気体力学の境界条件に含まれる未知パラメータであり、蒸発係数が正確に決定されることで熱交換器など工学分野への直接的な貢献や異常気象、環境問題に対する間接的な貢献が期待される。これまでの実験手法において様々生じていた誤差を低減するために、実験装置の改良と同時に共鳴管内の音場の精密測定に取り組んだ。ただし測定方法が当初予定から変更になったこと、圧力センサの調達に時間を要したことなどから、研究の進捗が著しく遅れ、本課題の目的であった非平衡状態下における蒸発係数測定は達成できなかった。
自由記述の分野	分子気体力学
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究で取り組む、蒸発係数の測定は古くから様々な研究者らによって試みられているが、正確な測定結果はこれまで得られていない。研究代表者らによって開発された共鳴音波を用いた蒸発係数測定法においても、測定結果において同一の液膜温度に対して、蒸発係数にばらつきが見られることが確認されており、この誤差は実験系の非平衡に起因していると考えられる。蒸発係数が正確に決定されれば、蒸発、凝縮が関わる技術において、より効率的な制御が可能となり、加えて異常気象、地球温暖化などに対しても、より正確な現象の予測が可能となる。このように本研究成果による効果は極めて広範囲にわたるものであり、また普遍的なものである。