微小液滴の凝縮係数に関する分子動力学的研究

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本研究は，微小液滴の気液界面を対象として，気液間の質量・運動量・エネルギー輸送に関わる重要なパラメータである凝縮係数に及ぼす界面曲率の影響ならびに不純物による影響について，独自に開発した分子動力学シミュレーションプログラムを用いて定量的に明らかにする．従来は考慮されていなかったこれらの影響を定式化することで，微小液滴の成長を記述する既存モデルに改良を施し，水蒸気タービンやインクジェットプリンタ，液滴衝突を利用した半導体洗浄における流体制御などの工学的応用を始めとして，いま深刻な社会問題となっている新型コロナウイルス感染拡大における飛沫・エアロゾル伝播，集中豪雨・局地的大雨などのメソスケール顕著現象の予測精度向上に貢献することを目的とする．2年目にあたる本年度については研究計画にしたがって以下の成果が得られている：(1)アルゴンのナノ液滴と蒸気の気液平衡系に関する分子動力学シミュレーションプログラムにおいて，系に不純物としてのネオン分子を任意の個数追加する拡張を行った．(2)上記で開発したプログラムを用いて，不純物であるネオンのモル分率とアルゴンのナノ液滴の液滴半径を系統的に設定した分子動力学シミュレーションを実行した．(3)温度85Kのアルゴンのナノ液滴とその蒸気の気液平衡系において，ネオンのモル分率が液相密度や気相密度に与える影響について検討し，特に気相におけるアルゴンのKelvin効果とネオンの気相密度の関係性などを定量的に明らかにした．