任意の温度分布を持つ壁面間のマイクロ潤滑モデルの分子論的研究

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令和4年度は、気体分子の平均自由行程(0.1ミクロン)程度の狭い隙間を持つ回転偏心円筒間の気体潤滑問題を気体論で調べた。その前年度(令和3年度)は、微小隙間の気体潤滑系における非連続体効果の物理的側面に注目していたため、より簡単な同心円筒間の問題を取り上げた。しかし、マイクロテクノロジーへの応用上は、偏心円筒間の潤滑問題がより重要である。令和4年度は、前年度に築き上げた解析法を拡張し、偏心円筒間潤滑系に適用できる潤滑理論を構築した。また、理論の検証のためボルツマン方程式の直接数値解析も平行して行った。結果として、理論と数値計算の完全な一致を確認した。ボルツマン方程式の直数値計算の計算コード開発には膨大な時間がかかったが、その副産物として、潤滑問題に限らず、偏心円筒間領域における希薄気体の流れの問題に広く適用できる汎用性の高い計算コードを構築することもできた。以上の成果は、論文 "Generalized Reynolds equation for microscale lubrication between eccentric circular cylinders based on kinetic theory" にまとめて2023年1月22日にJournal of Fluid Mechanics 誌に投稿した。2023年4月28日の時点では査読中である。また、令和3年度に出版された論文(Effect of a small curvature of the surfaces on microscale lubrication of a gas for large Knudsen numbers, Physical Review Fluids, 7, 034201 (2022))は、出版時(2023/3)科学研究費が使えない時期であったためオープンアクセス化していなかったが、今年度オープンアクセス化した。