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分子動力学法によるダスト粒子間相互作用の解明と大規模並列計算で探るダスト成長過程

使用分子动力学方法阐明灰尘颗粒之间的相互作用，并使用大规模并行计算研究灰尘生长过程

基本信息

批准号：
22KJ0859
负责人：
吉田雄城
金额：
$ 1.09万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0859/
关键词：
ダストダストモノマー分子動力学 JKR理論

项目摘要

惑星材料であるダストの成長は数値計算によって調べられている。ダストは多数のモノマー(微粒子)が合体して形成されたものである。数値計算ではモノマー運動を計算しており、その際にモノマーに働く力として、2球の接触相互作用を与えるJKR理論が用いられているが、JKR理論では分子の効果を考慮していない。本研究では分子動力学シミュレーションを用いて、ミクロ物理を考慮したJKR理論の見直しを行った。我々は2球のモノマー正面衝突シミュレーションを行い、2球間に働く力や付着確率、跳ね返り後の速度などのサイズ、衝突速度、温度依存性を調べた。その結果、JKR理論では予想できない運動エネルギー散逸が見られ、特に衝突速度依存性では高速度衝突における塑性変形によるエネルギー散逸が確認できた。温度依存性では、高温ほど付着確率が増加することが分かった。本研究は、これらの結果に対してエネルギーの観点で注目することにより、マクロ的描像ではモノマー運動エネルギーが散逸する現象は、ミクロ的描像ではモノマー中の分子が持つ熱エネルギーとポテンシャルエネルギーへの変化であることを示した。特に高速度衝突による塑性変形や高温時の結果は、モノマー変形によるポテンシャルエネルギー変化が主な原因であることが分かった。本研究で明らかにしたJKR理論とシミュレーションの差に対し、シミュレーションを再現するための2球間に生じる摩擦のような散逸力を追加することにより、JKR理論の見直しを試みた。本研究ではKrijt et al. (2013)を参考に、2球の相対速度と接触面の半径に依存するモデルを考え、モデルの妥当性を検証した。その結果、相対速度の3乗と接触半径の3/2乗に比例する散逸力モデルがシミュレーションを再現し、より現実的な接触相互作用になることが分かった。現在、これらの結果について論文を執筆中である。

The growth of the star material is calculated by the number of parameters. Most of the particles were formed. The calculation of the number of particles is based on the JKR theory. In this study, the application of molecular dynamics and physics to JKR theory was studied. 2-ball forward collision, 2-ball collision, 2-ball forward collision, 2-ball collision, 2- As a result, the JKR theory is expected to confirm the existence of a high velocity conflict, a high velocity conflict, and a high velocity conflict. Temperature dependence increases with temperature. The results of this study show that there is a phenomenon of dispersion in the image of the molecule. High speed collision, plastic deformation and high temperature results in high temperature deformation, high temperature deformation, high temperature, high temperature deformation, high temperature deformation, high temperature, high temperature, high temperature deformation, high temperature, high temperature deformation, high temperature, high temperature, high temperature This study shows that the JKR theory can be used to improve the dispersion of friction between two spheres. This study is based on Krijt et al. (2013), which examined the appropriateness of the relative velocity and radius dependence of the contact surface of two spheres. As a result, the relative velocity is 3/2 of the contact radius, and the dissipation force is 3/2 of the contact radius. Now, the results of this paper are in the process of writing.