| 研究課題/領域番号 |
26630043
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
渡部 正夫 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30274484)
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| 研究分担者 |
小林 一道 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80453140)
矢口 久雄 群馬工業高等専門学校, その他部局等, 講師 (20568521)
藤井 宏之 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00632580)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 流体 / 熱工学 / 統計力学 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は，平均場運動論理論から得られるEnskog-Vlasov方程式を用いて，強い非平衡状態にある高速で移動する気液界面近傍での非定常熱・物質輸送現象を解明することである．相変化現象は局所平衡が成立しないため，気液界面近傍は本質的には非平衡状態であるが，気液界面が高速で移動している場合には，さらに強い非平衡状態となる．局所平衡が仮定される流体力学は適用できず，気液界面近傍の輸送現象の解析は大きな困難を伴う．本研究では，運動論理論を用いて強い非平衡状態にある気液界面近傍での熱・物質輸送現象を定量的に評価する．さらに，得られた結果を整理し関数群の形で記述することにより，局所平衡が仮定される流体力学の枠組み内で使用可能な，気液界面近傍の熱・物質輸送を記述する境界条件を構築する
運動論理論の数値解析手法の一つであるEV-DSMC法を用いて，強い非平衡状態の非定常気液界面近傍の非定常熱・物質輸送現象を記述するEnskog-Vlasov方程式の数値解析手法を構築した．特に高速で移動する強い非平衡状態となっている相変化を伴う非平衡・非定常気液界面熱・物質輸送現象を観察することに成功した．
流体力学解析に，分子気体論に基づく気液界面境界条件を適用する手法について検討した．相変化をより正確に記述可能なSone-Onishiモデルの流体解析手法への適用方法（流体解析における計算格子の物理量と分子気体論に基づく界面近傍の物理量との関係）を示した．
相変化を含む数理モデルを解く計算手法を構築した．気泡内外の温度場を求める積分方程式と積分微分方程式を解き，16個の方程式を連立させることで，相変化を伴う気泡の挙動を数値計算することにより，物理的諸量を求めた．計算結果を解析解と比較することで，その手法の妥当性を示した．また，気泡の収縮と膨張に伴い気液界面で生じる質量流束の時間変化を調べた．
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