Conservation laws in microscopic wetting: from equilbrium systems to nonequilibrium systems

微观润湿守恒定律：从平衡系统到非平衡系统

• 批准号: 22H01400
• 负责人: 山口 康隆
• 金额: $ 11.48万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01400/
• 关键词: 分子動力学; 濡れ; 界面; 界面張力; 非平衡; 熱流体場

非平衡の濡れを扱うため、固体に対して接触線が運動する系として、1) 定常せん断下にあるメニスカスの系、2) 液滴が壁面上を非定常的に濡れ広がる系、および 3) 壁面の加熱により接触線近傍で定常的に蒸発がおこる系、の３つについて、分子動力学（MD）解析により取り扱った。1)については、前進／後退接触線近傍で発熱／吸熱現象が起こることを見出した。このメカニズムを解明するために、接触線近傍の速度、温度、応力、熱流束という流体力学の方程式系を構成する熱流体の場を分子動力学系から抽出する方法を新たに開発し、この発熱／吸熱が、接触線の近傍を流れる液体の流線に沿って固体から受けるポテンシャルエネルギーが変化することに起因することを突き止めた。この現象はミクロスケール1)、3)と異なり時間平均的を取ることにより熱流体場を抽出することが困難であるが、マクロに等価であるとみなせる液滴衝突のMD系を多数構築し、これらを適切に同期してアンサンブル平均を取ることで、熱流体場を抽出した。また壁面粗さが異なり平衡状態における接触角が同じとなるような壁面と流体の組み合わせを多数構築し、壁面粗さが液滴の衝突現象に与える影響について検討した。さらに、新たな取り組みとして、3)の定常蒸発系を構築した。MD法においては分子の出し入れが困難であり、従来、定常的な蒸発を行うことは困難であったが、同時に凝縮が発生するような系を構築することで、定常系を実現した。今後、この系について熱流体場の抽出を行う予定である。

The non-equilibrium temperature, the solid temperature contact line, the temperature field, 1) the steady temperature, the temperature 1) the contact line near the contact line, forward