微小液滴の凝縮係数に関する分子動力学的研究

微滴凝聚系数的分子动力学研究

• 批准号: 21K03866
• 负责人: 矢口 久雄
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Gunma National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03866/
• 关键词: 微小液滴; 気液界面; 蒸発・凝縮; 分子動力学; 液滴

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．

In this study, the effects of the interface curvature on the mass, motion, and mass transfer of microdroplets and impurities were investigated by molecular dynamics. In the future, we will consider the impact of the development of small droplets on the development of existing technologies, improve the use of water vapor, improve the use of liquid droplet conflicts, and improve the use of semiconductor cleaning technology in fluid control. Concentrated heavy rain, local heavy rain and precipitation phenomena contribute to the prediction accuracy of this year's research plan. The following results have been obtained: (1) Molecular dynamics related to the equilibrium system of liquid droplets and vapors, which is an impurity and an organic molecule, and any number of additional molecules. (2)In the above note, the molecular dynamics system is implemented by setting the droplet radius of the droplet system for the impurity production and distribution. (3)The temperature of 85K and the temperature of the liquid droplets and vapor phase equilibrium system are discussed. The relationship between the liquid phase density and the vapor phase density is discussed. The Kelvin effect of the vapor phase density and the vapor phase density is quantified.

项目成果

出口での圧力と速度の非一様性を考慮したストークス自由噴流の理論とCFD検証

考虑出口压力和速度不均匀性的斯托克斯自由射流理论与CFD验证

• 发表时间: 2021
• 作者: Mayuka Oshibuchi;Hiroki Suzuki ;Shinsuke Mochizuki;藤川重雄，藤川俊秀，江頭竜，増淵寿，矢口 久雄
• 通讯作者: 藤川重雄，藤川俊秀，江頭竜，増淵寿，矢口 久雄

微細テーパ管内の極低レイノルズ数流れの理論

细锥管中极低雷诺数流动理论

• 发表时间: 2021
• 作者: Kenji Katoh;Tatsuro Wakimoto;Takahiro Ito and Jyobu Matsuura;増淵寿，藤川俊秀，矢口久雄，亀山義宗，江頭竜
• 通讯作者: 増淵寿，藤川俊秀，矢口久雄，亀山義宗，江頭竜

Theory of dynamical cavitation threshold for diesel fuel atomization

柴油雾化动力空化阈值理论

• DOI: 10.1088/1873-7005/ac830d
• 发表时间: 2022
• 期刊: Fluid Dynamics Research
• 影响因子: 1.5
• 作者: Toshihide Fujikawa;Ryu Egashira;Kamel Hooman;Hisao Yaguchi;Hisashi Masubuchi;Shigeo Fujikawa
• 通讯作者: Shigeo Fujikawa

Improvement of Generating Efficiency of Vertical-axis Wind Turbine with Wind Lens

风镜提高垂直轴风力机发电效率

• 发表时间: 2022
• 作者: Keita Shimizu;Taiga Yoshinari;Yamato Muto;Hiroyuki Abo;Hisao Yaguchi
• 通讯作者: Hisao Yaguchi