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Machine Learningによる気体分子散乱特性予測と機能性ナノ界面の探索

使用机器学习预测气体分子散射特性并搜索功能纳米界面

基本信息

批准号：
18K03960
负责人：
武内秀樹
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Kochi 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：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18K03960/
关键词：
流体工学希薄気体力学分子動力学 Gas-Surface Interaction 機械学習

项目摘要

本研究では，高Knudsen数流れの系での気体の熱的・流体力学的特性の正確な把握に必要な物体界面での気体分子散乱特性の解明に向けて，流れ場のさまざまな影響因子を考慮した気体分子散乱挙動の予測に有効な反射モデルの確立を機械学習によるアプローチから実施し，気体－ナノ構造界面における気体分子散乱特性に与える影響要因やその散乱メカニズムを基礎的レベルで解明し，統一的な知見を得ることを目指す．昨年度までに，本研究で構築してきた機械学習に基づく気体分子散乱特性の分子速度分布関数の予測に対して，今年度は，流れ場の壁面速度比や壁面温度比を変化させた際の金固体表面上の原子的表面性状の違いを考慮に入れた単原子分子のアルゴン気体分子散乱の分子動力学解析データを基に，固体表面への入射・反射分子に対する各方向の分子速度分布関数の予測モデルの構築を行った．入射・反射分子に対する予測モデルによる接線方向分子速度分布関数を基に求めた接線方向運動量適応係数の値は，分子動力学解析から得られた接線方向運動量適応係数の値を概ねよく再現していることが確かめられた．二平板間の巨視的な速度勾配や温度勾配を有する高Knudsen数流れに対して，金原子の固体表面性状の違いを影響因子に取り入れた際でも構築した分子速度分布関数の予測モデルの有用性が確認された．また，予測モデルより求められる適応係数などの値から，固体表面のナノ構造の違いによる流れ場への影響が予測でき，機能性ナノ界面の探索に反映できる可能性が示された．

In this study, the hydrodynamic properties of high-Knudsen fluid dynamics are very important to understand the characteristics of molecular dispersion at the interface of objects, and to determine the effect of molecular dispersion in the body interface. The body-to-body interface is related to the molecular dispersion characteristics and effects of the body-to-body interface. due to the disorderly understanding of the basis of the body-to-body interface, the unified knowledge and understanding of the body-to-body interface, the molecular dispersion characteristics and the effects of the body-to-body molecular dispersion characteristics and the molecular velocity distribution are very important in this year's study. This year, the number of molecular velocity distribution is very important. The ratio of wall velocity to temperature, the surface properties of atoms on the surface of gold solids, the properties of atoms and molecules, the dispersion of bulk molecules, molecular dynamics analysis and molecular dynamics analysis. The number of the molecular velocity distribution in all directions of the incident reflection molecules on the solid surface is calculated on the basis of the number of the molecular velocity distribution in the connection direction. The molecular dynamics analysis shows that the speed matching temperature matching of the two flat panel TV sets has high Knudsen data flow. The value of the molecular velocity distribution of the gold atom is determined by the number of the molecular velocity distribution of the solid surface properties of the gold atom, the number of the molecular velocity distribution of the gold atom is determined by the data of the molecular velocity distribution of the gold atom, the data of the solid surface, the number of the solid surface and the flow of the solid surface are calculated. The functional interface explores the possibility of reflecting the performance of the device.