ナノバブル混入液体のミクロ・マクロ特性に関する分子動力学的解析

含纳米气泡液体微观/宏观性质的分子动力学分析

• 批准号: 15760101
• 负责人: 徳増 崇
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760101/
• 关键词: ナノバブル; 準定状態; 分子動力学法; 熱伝導; 気液界面; 準安定状態

液体中に気泡(ナノバブル)を安定して存在させ、その気泡混入状態の液体のミクロ、マクロ特性を分子動力学法により解析した。平成15年度は分子動力学法により気泡が安定して存在する計算系の設定を行った。その結果、液体中の温度を制御して熱伝導率を計算する手法では温度制御領域に気泡ができてしまい、正しく計算が行われないことが明らかとなった。この結果を踏まえて平成16年度は液体の両端に固体壁を設け、固体壁の温度を制御する事で熱伝導率の計算を行うようにした。またこのようにして得られた値とGreen-Kuboの公式などで得られた値との比較を行った。また液体中の密度揺らぎを定量化して熱伝導率との因果関係を求める解析も行った。密度揺らぎはある条件下における単相液体状態の分子動力学計算を行い,その計算領域をいくつかの小さなセルに分割してそのセルがある密度を取る確率分布を求め,その代表値を密度揺らぎを表す指標として用いた。しかしながらこの解析の結果、ナノバブル混入液体中の密度揺らぎと熱伝導率との間には特に定量的な知見は得られなかった。また液体を二原子分子として取り扱った系の計算を同様にして行い,液体分子が内部自由度を持つことによって核生成速度にどのような影響が生じるかを解析した。液体分子は2Center Lennard-Jonesポテンシャルを仮定した。その結果、ナノバブル混入液体中の気液界面にはあまり温度ジャンプがみられなかったが、気相がナノバブルとしてではなく完全に流路を横切るようにして存在する径では気液界面に大きな温度ジャンプが存在することが明らかとなった。

Liquid に 気 bubble (ナ ノ バ ブ ル) を settle し て exist さ せ, そ の 気 bubble in liquid state の の ミ ク ロ, マ ク ロ を molecular dynamic method に よ り parsing し た. In the 15th year of the Heisei era, the によ molecular dynamics method によ air bubble が stabilization て existence する calculation system <s:1> setting を rows った. そ の の in results, liquid temperature を suppression し て 伝 heat conductivity を computing す る gimmick で suppression は temperature field に 気 bubble が で き て し ま い, positive し く count が わ れ な い こ と が Ming ら か と な っ た. Tread こ の results を ま え て pp.47-53 16 year は liquid の struck the に の を set け solid wall, solid wall temperature を suppression す る matter で 伝 heat conductivity の line calculation を う よ う に し た. ま た こ の よ う に し て have ら れ た numerical と Green - Kubo formula の な ど で have ら れ た numerical と の is line を っ た. Youdaoplaceholder0 The <s:1> density in a liquid is quantified by らぎを, the <s:1> て thermal 伝 conductivity is と, the <s:1> causal relationship is を, and the める analysis of the <s:1> rows is った. Under the condition of density 揺 ら ぎ は あ る に お け る 単 phase liquid の molecular dynamics calculation を い, そ の computing を い く つ か の small さ な セ ル に segmentation し て そ の セ ル が あ を take る る density of probabilistic distribution を め, そ の representative numerical density of を 揺 ら ぎ を table す index と し て in い た. し か し な が ら こ の analytical の results, ナ ノ バ ブ ル の mixed with liquid of density 揺 ら ぎ と 伝 heat conductivity と の between に は な knowledge of に quantitative は must ら れ な か っ た. ま た liquid を diatomic molecular と し て in り Cha っ た is の calculation with others を に し て い, liquid molecular が internal degrees of freedom を hold つ こ と に よ っ て nuclear generating speed に ど の よ う な influence が raw じ る か を parsing し た. Liquid molecules ポテ 2Center Lennard-Jonesポテ シャ を仮 を仮 <s:1> た. そ の results, ナ ノ バ ブ ル mixed with liquid の 気 liquid interface に は あ ま り temperature ジ ャ ン プ が み ら れ な か っ た が, 気 が ナ ノ バ ブ ル と し て で は な く completely に flow を crosscutting る よ う に し て exist す る diameter で は 気 liquid interface に big き な temperature ジ ャ ン プ が exist す る こ と が Ming ら か と な っ た.

项目成果

Molecular dynamics study for the thermal conductivity of diatomic liquid

• DOI: 10.1016/j.spmi.2003.11.003
• 发表时间: 2004-03
• 期刊: Superlattices and Microstructures
• 影响因子: 3.1
• 作者: T. Tokumasu;K. Kamijo

徳増崇, 小原拓, 上條謙二郎: "分子動力学法による二原子分子液体の熱伝導率の検討"日本機械学会論文集B編. 69巻683号. 1644-1650 (2003)

Takashi Tokumasu、Taku Ohara、Kenjiro Kamijo：“使用分子动力学方法研究双原子液体的导热性”，日本机械工程学会会刊，B 版，第 69 卷，第 683 期。1644-1650（2003 年）。

Takashi Tokumasu, Taku Ohara, Kenjiro Kamijo: "Effect of molecular elongation on the thermal conductivity of diatomic liquid"Journal of Chemical Physics. 118. 3677-3685 (2003)

Takashi Tokumasu、Taku Ohara、Kenjiro Kamijo：“分子伸长对双原子液体导热系数的影响”化学物理杂志。

津田伸一, 徳増崇, 高木周, 松本洋一郎: "不純物混入液体における気泡核生成の分子動力学的研究"日本機械学会2003年度年次大会講演論文集. 4巻. 183-184 (2003)

Shinichi Tsuda、Takashi Tokumasu、Shu Takagi、Yoichiro Matsumoto：“杂质污染液体中气泡成核的分子动力学研究”日本机械工程师学会 2003 年年会论文集 4. 183-184（2003）。

不純物を含んだ液体酸素中における気泡核生成の分子動力学的解析

含杂质液氧中气泡成核的分子动力学分析

• 发表时间: 2005
• 期刊: 日本機械学会論文集(B編) 71巻701号
• 作者: 津田伸一;徳増崇;上條謙二郎
• 通讯作者: 上條謙二郎