Mechanical and thermodynamic understanding of dynamic wetting through the connection between microscopic and macroscopic mechanics

通过微观和宏观力学之间的联系对动态润湿的机械和热力学理解

• 批准号: 20J20251
• 负责人: 楠戸 宏城
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J20251/
• 关键词: 動的濡れ; 分子動力学法; 熱輸送; 動的濡れ現象; 接触線; 熱流束; 動的接触線; 一般化ナビエ境界条件; Youngの式

マクロスケールの平衡状態の濡れ，すなわち静的濡れにおいては，固体表面上における固気液三相の交線である接触線に対して固気・気液・固液の界面張力がつり合うことで固体面と気液界面の成す角である静的接触角が決定される．一方，接触線が固体面上を動的に移動する動的濡れ現象においては，接触線近傍における固液の摩擦力や液体内部の粘性によりその動的接触角は静的接触角から変化することが知られる．昨年度までの動的接触線近傍における熱流解析により，バルク部では粘性散逸により発熱し，前進接触線でも同様に発熱する一方，後退接触線では直感に反して吸熱，すなわち冷却されていることが明らかになった．本年度は，その動的接触線近傍で誘起される特異な発熱・吸熱現象のメカニズムを明らかにした．具体的には，通常は偏微分で記述されるマクロのエネルギー保存則を，物質微分を用いて書き換えることで，流体の発熱・吸熱現象は応力の仕事だけでなく流跡線に沿った内部エネルギー変化によることが分かり，特に動的接触線近傍においては後者が支配的であることを定量的に示した．本研究で明らかになったナノスケールの熱輸送現象は，既存の動的濡れのモデルには組み込まれてこなかったものであるため，今後の動的濡れのモデルに対して新しい視点を与えるものである．また，ナノスケールにおける物質輸送において重要である固液界面におけるすべりに関する解析も進めており，固液界面の摩擦による散逸に関してミクロスケールとマクロスケールを接続することで，熱的観点からすべり速度を定義する方法を提案した．

マ ク ロ ス ケ ー ル の equilibrium の れ speech &drama, す な わ ち static れ speech &drama に お い て は, the solid surface に お け る firm 気 liquid three-phase の intersecting line で あ る contact wire に し seaborne て solid 気, 気 liquid, the interfacial tension of solid-liquid の が つ り close う こ と で solid surface と 気 liquid interface の into で す Angle あ る static contact Angle of が decided さ れ る. One party, the contact line が を solid surface moving に mobile す る moving speech &drama れ phenomenon に お い て は, contact line nearly alongside に お け る solid-liquid の internal の や liquid viscous friction に よ り そ の dynamic contact Angle of は static contact Angle of か ら variations change す る こ と が know ら れ る. Yesterday's annual ま で の moving contact line nearly alongside に お け る heat flow parsing に よ り, バ ル ク department で は viscous dissipation に よ り 発 し heat, advancing contact line で も with others に 発 hot す る, receding contact line で は に towards the し て endothermic, す な わ ち cooling さ れ て い る こ と が Ming ら か に な っ た. This year, the contact line of そ motion near the で induced される special な heat and heat absorption phenomena メカニズムを メカニズムを light ら に に た た た た た た た Specific に は, usually は partial differential で account さ れ る マ ク ロ の エ ネ ル ギ ー save を, differential を material with い て book き in え る こ と で, fluid の 発 heat, heat phenomenon は 応 force の shi matter だ け で な く flow trace に along っ た internal エ ネ ル ギ ー variations change に よ る こ と が points か り, The contact line of the に movement is close to the にお て て, which is controlled by the が of the である とを とを とを and とを of the quantification of the に indication of the た. This study で Ming ら か に な っ た ナ ノ ス ケ ー ル の は heat transfer phenomena, existing の moving speech &drama れ の モ デ ル に は group み 込 ま れ て こ な か っ た も の で あ る た め, future の moving speech &drama れ の モ デ ル に し seaborne て new し い viewpoints を and え る も の で あ る. ま た, ナ ノ ス ケ ー ル に お け る material conveying に お い て important で あ る solid-liquid interface に お け る す べ り に masato す る parsing も into め て お り, solid-liquid interface friction の に よ る dissipative に masato し て ミ ク ロ ス ケ ー ル と マ ク ロ ス ケ ー ル を meet 続 す る こ と で, hot point 観 か ら す べ り speed を definition す る method proposed を し た.

项目成果

固体面上のナノバブルの界面張力に関する分子動力学解析

固体表面纳米气泡界面张力的分子动力学分析

• 发表时间: 2020
• 作者: Yamamoto Hisako W.;Kawahara Misako;Tanaka Akihiro;石黒安里;手嶋秀彰，楠戸宏城，Bistafa Carlos，山口康隆
• 通讯作者: 手嶋秀彰，楠戸宏城，Bistafa Carlos，山口康隆

Lennard-Jones液体面に浸されたナノスケールの固体円筒に働く毛管力の曲率依存性

Lennard-Jones 作用于浸入液体表面的纳米级固体圆柱体上的毛细管力的曲率依赖性

• 发表时间: 2020
• 作者: 渡部 桂太朗;楠戸 宏城;大森 健史;山口 康隆
• 通讯作者: 山口 康隆

マクロの流れを伴うミクロの系における局所的応力テンソルの計算: 速度分布関数に基づくMethod-of-Planeの定式化

宏观流动微观系统中局部应力张量的计算：基于速度分布函数的平面法

• 发表时间: 2021
• 作者: 楠戸宏城;大森健史;山口康隆
• 通讯作者: 山口康隆

MoPによる定常な動的接触線近傍の応力解析

使用 MoP 进行稳定动态接触线附近的应力分析

• 发表时间: 2020
• 作者: 楠戸 宏城;大森 健史;山口 康隆
• 通讯作者: 山口 康隆

MoPによる定常な動的接触線近傍の応力分布に関する考察

MoP考虑稳态动接触线附近的应力分布

• 发表时间: 2020
• 作者: 楠戸 宏城;大森 健史;山口 康隆
• 通讯作者: 山口 康隆