「拡張された熱力学」の基礎的研究とそのメゾスコピック現象への工学的応用

“扩展热力学”基础研究及其介观现象的工程应用

• 批准号: 04F04076
• 负责人: 杉山 勝
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04F04076/
• 关键词: 非平衡熱力学; 拡張された熱力学; メゾスコピック現象; 気体分子運動論; ゆらぎ; 非線型・非平衡現象; 熱工学; マイクロマシン

この研究は、従来までの非平衡熱力学理論が採用してきた「局所平衡の仮定」が成り立たない、時間的・空間的に急激に変動する現象、例えば、衝撃波現象、光散乱、第二音波などにも適用可能なように拡張された熱力学理論の基礎を確立しようとするものである。また、デバイスの微細化、微細加工などに伴い発見された種々のメゾスコピック現象に対する熱力学的現象論の必要性にも応える。平成18年度において、以下の研究を行った。・拡張された熱力学の理論的基礎、特に境界条件設定の問題に関する研究:熱力学的基礎方程式に対する境界条件の決定問題に関する研究を継続した。問題の本質を明確にするため、静止した希薄気体中の熱伝導問題をさらに詳細に解析し、特にエントロピー論的観点から考察した。すなわち、最大エントロピー原理、エントロピ-生成速度、相対エントロピーなどを用いた解析である。今後は、動的安定性理論を用いた解析も行う予定である。これらの結果は国内外の学会で発表され、論文として投稿準備中である。拡張された熱力学における「ゆらぎ」理論についても基礎研究を行った。・数値解析およびシミュレーション:流体および固体中の熱伝導に関して分子動力学シミュレーションを行った。特に、1次元弾性質点系における熱伝導問題の研究を継続した。拡張された熱力学の観点から興味ある結果が得られたので論文としてまとめている。・研究者ネットワークの構築:外国人特別研究員と国内外の関連研究者との研究討論、あるいは研究会発表などを受入研究者として積極的に手助けし、視野の広い共同研究を行うよう努力した。

この研究は, 従来までの non-equilibrium thermodynamics theory, してきた「local balance の仮determination」が成り立たない, time and space に Rapid motion するappear Symbols, examples, shock wave phenomena, light scattering, and second sound waves can be applied to the basics of thermodynamic theory.また、デバイスのMicrofine and microprocessingメゾスコピックphenomenonに対するThe necessity of the phenomenon theory of thermodynamicsにも応える. In 2018, the following research is conducted.・Research on the basis of the theory of thermodynamics and the problem of setting special boundary conditions: Research on the problem of determining the boundary conditions of the basic equations of thermodynamics. The essence of the problem is clearly defined, the problem of thermal conduction in a static thin body is analyzed in detail, and the key points of the special theory are investigated.すなわち, maximum エントロピー principle, エントロピ-generation speed, phase 対エントロピーなどを Use いた to analyze である. From now on, the stability theory of motion will be analyzed and determined in advance. The result list and thesis list for domestic and foreign academic societies are in preparation for submission.拡张されたThermodynamicsにおける「ゆらぎ」Theory and basic researchについても行った.・Numerical analysis of numerical values: Thermal conductivity of fluids and solids in molecular dynamics of solids. Specially, the 1-dimensional elastic property point system is used to study the thermal conduction problem.拡张されたThermodynamicsの観Pointから interesting flavorあるRESULTSがgetられたのでthesisとしてまとめている.・Construction by researcher Ninaru: Foreign special researcher and domestic and overseas related researcher Nana research and discussion, Nanako The research committee will accept the active participation of the researchers, including the active hands-on assistance and the vision of the field, and the joint research and cooperation of the researchers.

项目成果

One-Dimensional Stationary Heat Conduction in a Rarefied Gas at Rest Analyzed by Consistent-Order Extended Thermodynamics

用一致阶扩展热力学分析静止稀薄气体中的一维稳态热传导

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proceedings in WASCOM05, World Scientific (In press)
• 作者: N.Zhao;M.Sugiyama
• 通讯作者: M.Sugiyama

Temperature Jump at the Boundary of a Rarefied Gas Analyzed by Consistent-Order Extended Thermodynamics

用一致阶扩展热力学分析稀薄气体边界的温跃

• 发表时间: 2006
• 期刊: Rend.Circ.Mat.Palermo, Series II, Suppl. 78
• 作者: M.Sugiyama;N.Zhao
• 通讯作者: N.Zhao

Analysis of heat conduction in a rarefied gas at rest with temperature jump at the boundary by consistent-order extended thermodynamics

通过一致阶扩展热力学分析稀薄气体静止时的热传导以及边界处的温度跃变

• 期刊: Continum Mechanics and Thermodynamics(Springer) (In press)
• 作者: N.Zhao;M.Sugiyama
• 通讯作者: M.Sugiyama

Consistent analysis of one-dimensional stationary heat conduction in a rarefied gas at rest -- A contribution to consistent-order extended thermodynamics --

对静止稀薄气体中一维稳态热传导的一致分析——对一致阶扩展热力学的贡献——

• 发表时间: 2006
• 期刊: 統計物理学研究会報告集 16
• 作者: N.Zhao;M.Sugiyama
• 通讯作者: M.Sugiyama

A New Method for the Consistent Analysis of One-Dimensional Stationary Heat Conduction in a Rarefied Gas at Rest

静止稀薄气体中一维稳态热传导一致性分析的新方法

• 发表时间: 2005
• 期刊: Journal of the Physical Society of Japan 74/7
• 作者: M.Sugiyama;N.Zhao
• 通讯作者: N.Zhao