凝縮相から非凝縮性気体中への蒸発流の分子論的研究

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本研究では,平面状の凝縮相から非凝縮性気体で満たされた半無限空間へ向かって蒸気が蒸発して行く問題を気体論に基づく数値解析によって調べてきた.この問題は,過去数年にわたる筆者らの一連の研究によって,その気体の振舞の基本的性質が解明されてきた.特に,最終的に実現する定常状態としては,初期の非凝縮性気体の圧力の大小に応じて,非凝縮性気体が全て無限遠に吹き流された状態での蒸気の定常蒸発流,あるいは,蒸発が止まった状態での蒸気非凝縮性気体混合系の静止平衡状態,という2種類のものが実現しうることが明らかにされた.平成6年度の研究は,(A)解の分岐が起こるパラメータの環境(圧力の臨界値)の解明,および(B)分子の力学的性質の影響の解明,に重点を置いて進められた.その結果,(A)については充分にデータが満たされ,上述の臨界値の数値が(15%の範囲内から)5%の範囲内に絞り込めた(これ以上の絞り込みは実質上不可能であると判断された).(B)については前年度までのものと同数程度の数多くの数値解析が新たに行われ,2種類の分子の質量の違いがもたらす影響が詳しく調べられた.特に,(B)においては,最終的に定常蒸発流が実現する場合にはその蒸発の強さは分子の質量の比によって変わるのに対し,静止平衡状態が表現する場合には吹き流されずに残る非凝縮性気体の分圧は分子質量の比に依存しないこと,等の性質が新たに解明された.平成6年度の研究成果は以下の学会あるいは論文によって発表された:(1)IUTAM Symposium on Waves in Liquid/Gas and Liquid/Vapor Two-Phase System(平成6年5月)…平成5年度までの成果と上の(A)の一部とを合わせた内容.口頭発表.(2)第35回真空に関する連合講演会(平成6年10月)…上述の(B)の部分に内容を絞って口頭発表.(3)真空38(平成7年3月出版)…(B)プロシ-ディングにあたる論文(和文).本研究は約2年間にわたって行われたが,平成6年度をもって終了の予定であり,必要な数値計算はほぼ予定通り完了した.また,研究全体の包括的な論文(欧文)は現在作成中である.