円管内流れの分子気体力学的研究

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本研究では，マイクロ・ナノデバイスや微細構造を有する多孔質体などに代表される微小系内の気体流を考え，とくに円管内の流れを中心に分子気体力学に基づいて調べる．近年の微小系内の高密度気体流の研究の状況をふまえ，本研究もまずここに重点をおくこととした．初年度には，円管内流を調べる準備も兼ねて，平行2平板間の高密度気体流れの調査を開始していた．エンスコグ方程式と気体論的境界条件に基づいた問題の定式化，衝突積分の高速フーリエスペクトル計算法と組み合わせた方程式の空間積分形に基づく反復による数値計算コードの開発，数値データの取得等を行っていた．結果として，平板間の気体の流速および熱流などの巨視量の分布や質量流束，気体分子の速度分布関数を，系の微小さと気体の濃密さの指標である気体分子の平均自由行程および分子直径の平板間隔との比の様々な値に対して得ることができていた．本年度はまずその結果をさらに洗練させた後，国内・国際学会にて発表し，査読付き学術誌へも受理された．また，別途，その派生として非定常の熱伝達問題に関する結果を得ることができ，こちらも査読付きOA誌へ掲載された．本年度は，円管内流れの問題の定式化，計算法および数値計算コードの開発に取り組むとともに，予備的な計算に着手した．定式化と計算法の検討の段階では，（大規模）計算機で実行が可能と見込まれる程度に負荷を減らす工夫が施せた．数値計算コードの開発では，前年度のものを土台にして慎重にかつ効率よく進めることができている．このように，次年度に系統的にデータを取得する準備が整ったといえる．