プラズマプロセッシングにおける非平衡希薄気体流れ

等离子体处理中的非平衡稀气流

• 批准号: 01J06107
• 负责人: 山口 浩樹
• 金额: $ 1.92万
• 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: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J06107/
• 关键词: 表面反応; 分子線散乱実験; 量子分子動力学法

気体-固体界面における分子・原子の挙動を分子線散乱実験及び量子分子動力学数値計算により解析することを目的として研究を行った.まず,超高真空下で行われる分子線散乱実験において,時間測定精度の向上のため,分子線源周りの時間測定部の改良を行った.これにより,時間測定による誤差が定量的に評価できるようになった.また,二原子分子気体である窒素の散乱分布の計測を,入射分子の速度ベクトルと表面の法線ベクトルが作る平面内のIn-planeのみならずそれ以外の面内であるOut-of-planeに対しても行った.そして,ヘリウムでシードすることにより流速が上がることの効果や表面温度の影響,入射角による影響を解析した.その結果,理論から予測される流速がほぼ得られており,測定の信頼性の向上が確認できた.数値計算に関しては,まず,量子分子動力学法による解析結果をマクロスケールの流動解析に用いることを考え,気体分子間の振動緩和/励起衝突断面積に対するモデル化を行った.その結果モデルが非常に良く量子分子動力学法による解析結果を再現することが確認でき,マクロスケールの解析において,計算負荷をかけることなく,詳細な物理に基づいた解析をできるようになった.更に,気体-固体界面における分子・原子の挙動を解析するために,固体分子を古典的に取り扱い,気体分子の振動運動のみを量子力学により解析する二原子分子の量子分子動力学法の手法を確立した.そして,その手法の検証及び計算条件などの検討を行い,マクロスケールの流動解析に適用可能なモデルの構築に対する準備を行った.

At the body-solid interface, the molecular atomic behavior, the molecular dispersion and the quantum molecular dynamics are calculated, analyzed and analyzed. In ultra-high vacuum, the molecules are scattered in ultra-high vacuum, the time measurement accuracy is improved, and the molecular source cycle time measurement department is improved. It is necessary to determine the quantity of the difference in time. The scattered distribution of asphyxiant in diatomic molecular bodies is calculated, and the incident molecular velocities are measured. The surface lines of incident molecules are measured in the plane, outside the plane, In-plane in the plane, in-plane, in-plane, and in-plane. The temperature of the surface, the angle of incidence, the angle of incidence, the velocity of flow, the temperature of the surface, the angle of incidence and the velocity of flow. According to the results of the experiment, the velocity of flow is greatly improved, and the reliability is determined to confirm the accuracy. The results of numerical calculation and dynamic analysis of quantum molecules show that the analysis of fluid flow is based on the analysis of molecular dynamics, the vibration of body molecules and

项目成果

坪井伸幸, 山口浩樹, 松本洋一郎: "希薄領域における極超音速非平衡流中の衝撃波と境界層の干渉 (第2報,並進/回転エネルギー分布状態の比較)"日本機械学会論文集(B編). 68・670. 1653 (2002)

Nobuyuki Tsuboi、Hiroki Yamaguchi、Yoichiro Matsumoto：“稀区高超音速非平衡流中冲击波与边界层之间的干扰（第二次报告，平移/旋转能量分布状态的比较）”日本机械工程学会会议录（ B版））68・670。

Tsuboi, Yamaguchi, Matsumoto: "Three-Dimensional DSMC Simulation of Hypersonic Rarefied Gas Flow around a Sharp Flat Plate"Journal of Spacecraft and Rockets. (印刷中). (2004)

Tsuboi、Yamaguchi、Matsumoto：“锐平板周围高超声速稀薄气流的三维 DSMC 模拟”航天器和火箭杂志（2004 年）。

Yamaguchi, Takagi, Matsumoto: "Vibrational Relaxation of Diatomic Molecules in Rarefied Gas Flows"Rarefied Gas Dynamics : 23^<rd> International Symposium. (2003)

Yamaguchi、Takagi、Matsumoto：“稀薄气流中双原子分子的振动弛豫”稀薄气体动力学：第 23 届国际研讨会。