2013 Fiscal Year Research-status Report
気体分子運動論による気液二相流体の高精度計算手法の構築と界面ダイナミクスへの展開
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25820038
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
小林 一道 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80453140)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 気体分子運動論 / 分子気体力学 / 気体論境界条件 / 蒸発係数 / 凝縮係数 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は，気体分子運動論を用いて，分子スケールから気液二相流体のダイナミクスを，高精度かつ高速に数値解析する手法を構築し，また，気液界面の物理（蒸発・凝縮）を分子レベルから解明することを目的としている．
平成25年度は，当初の研究計画通り，気体-液体を取り扱うことが出来るEnskog-Vlasov方程式に対して，DSMC法を拡張したEnskog-DSMC法を用いて，蒸発・凝縮のメカニズムの解明を行った．本手法は，現在も広く使われている分子動力学法に比べて多数の粒子数を容易に取り扱うことができるため，高速かつ高精度に気液界面の物理を解析することが可能である．
本年度は，温度の異なる2つの液膜で起こる蒸発・凝縮の問題に対して，Enskog-DSMC法を用いて数値解析を行い，蒸発係数・凝縮係数といった，気体論境界条件中に現れるパラメータを一意的に決定する手法の構築を行った．
その結果，気液界面で正味の蒸発が起こっている場合，気体論境界条件中の蒸発係数と凝縮係数は同じ値を取ることがわかった．一方で，正味の凝縮が起こっている場合，凝縮係数の値は，蒸発係数の値に比べて，その凝縮の強さに応じて（蒸気中から気液界面に衝突する分子から構成される質量流束に応じて）大きくなることが示唆された．
また，蒸発・凝縮によって誘起される気体中の正味の質量流束は，蒸気中から気液界面に衝突する分子から構成される質量流束と大きく関係していることがわかった．
今後は，構築した手法を用いて，液体温度と蒸発・凝縮係数の値の関係などを調べ，分子気体力学解析に適用できる気体論境界条件の構築を行う予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
気体論境界条件の構築については，当初の計画通り，きわめて順調に進展している．しかし，Enskog-DSMC法に対する高速計算手法については未だ完成していないため，今後の課題である．
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| Strategy for Future Research Activity |
気体論境界条件の構築について，蒸発・凝縮係数に対する液体温度の依存性が未だ詳細に調べられていないので，今後はそれについて詳細に調べる予定である．また，Enskog-DSMC法に対する高速計算手法については，近年DSMC法で行われている高速計算手法を改良し，本計算に組み込む予定である．
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Research Products
(5 results)
