気泡核生成および成長過程に対する多重プロセス解析

气泡成核和长大过程的多过程分析

• 批准号: 05J11036
• 负责人: 津田 伸一
• 金额: $ 1.15万
• 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: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J11036/
• 关键词: nucleationーgrowth; bubble nuclei; noncondensable gas; molecular dynamics; multiーscale analysis; power law; nucleation-growth; multi-scale analysis; size distribution function; surface tension

本研究では,気泡核の生成-成長過程を分子スケールからボトムアップ的に解明することを目的として,分子動力学シミュレーションにもとづく解析をおこなっている.昨年度までの研究により,不純物の混入がない系では,オストワルド成長に類似した競合的な成長が起こるのに対して,分子間力の弱い不凝縮ガスが混入している系では,合体にもとづく成長が顕著になることがわかっている.また,平均気泡核半径の時間変化が示すべき乗則(成長速度指数)に注目すると,双方の系において1/2に近い値を示す一方で,成長速度指数を決める二つの物理量(総気泡核半径と総気泡核数)に対するべき指数には,大きな違いが表れることも明らかになっている.本年度は,このような違いが気泡核サイズの時間変化特性に依存していることを具体的に示した;まず競合型の場合には,気泡核サイズの時間変化が液相中を伝わる音速に依存した速い時間変化を示すことで,気泡核の重心移動によってまわりの気泡核と接触・合体する時間スケールよりも短くなることに起因する.一方,合体型の場合には,各気泡核のサイズ変化の時間スケールが,不凝縮ガスの拡散という,液相中の音速よりもはるかに遅い時間変化特性を有しており,競合的な機構も存在するものの,気泡核の重心移動によってまわりの気泡核と接触・合体する時間スケールの方が短くなるために合体が頻繁に起こるようになる.また,計算領域に対する依存性を検証するために,超大規模分子動力学計算を実施した.具体的には,分子数約600万個,領域の大きさが一辺あたり70nmの3次元計算を,競合型の気泡核に対して実施した.その結果,成長速度指数そのものには大きな違いが表れず,小さい計算系の場合と同様に1/2に近い値を示すのに対して,成長速度指数を決める二つの物理量(総気泡核半径と総気泡核数)に対するべき指数には差異が表れる可能性があることを示した.

This study で は, 気 nucleate の generated - growing up を molecular ス ケ ー ル か ら ボ ト ム ア ッ プ of に interpret す る こ と を purpose と し て, molecular dynamics シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に も と づ く parsing を お こ な っ て い る. Yesterday's annual ま で の research に よ り, impurity content の mixed with が な い department で は, オ ス ト ワ ル ド growth に similar し た co-opetition な が growth up こ る の に し seaborne て, weak intermolecular force の い no condensation ガ ス が mixed with し て い る department で は, fit に も と づ く growth が 顕 the に な る こ と が わ か っ て い る. ま た, average 気 nucleate radius の が す indicated time variations べ き 乗 (growth index) に attention す る と, both sides の is に お い て 1/2 に nearly い numerical を で す in party, growth index を definitely め る two つ の quantities (総 気 nucleate radius と 総 気 nucleate) に す seaborne る べ き index に は, big き な violations い が table れ る こ と も Ming ら か に な っ て い る. This year は こ の よ う な violations い が 気 nucleate サ イ ズ の time - the characteristics に dependent し て い る こ と を specific に shown し た; ま ず competition type の occasions に は, 気 nucleate サ イ ズ の time variations in the が liquid を 伝 わ る sonic に dependent し た speed い time variations change を す こ と で, 気 nucleate の barycenter moving に よ っ て ま わ り の 気 nucleate と contact, fit す る time ス ケ ー ル よ り も short く な る こ と に cause す る. One party, or shape の occasions に は, each 気 nucleate の サ イ ズ variations change の time ス ケ ー ル が, no condensation ガ ス の company, scattered と い う, の sound in the liquid phase よ り も は る か に 遅 い time - the characteristics を have し て お り, competition-collaboration な institutions exist も す る も の の, 気 nucleate の barycenter moving に よ っ て ま わ り の 気 nucleate と contact, fit す る time ス ケ ー ル の Short side が く な る た め に fit が frequent に up こ る よ う に な る. ま た, computing に す seaborne る dependency を 検 card す る た め に, very large scale molecular dynamics calculation を be applied し た. Specific に は, molecular number about 6 million, large area の き さ が a 辺 あ た り 70 nm の を 3 dimensional calculation, competition type の 気 nucleate に し seaborne て be applied し た. そ の results, growth index そ の も の に は big き な violations い が table れ ず, small さ い calculation with others is の occasions と に 1/2 に nearly い numerical を shown す の に し seaborne て, growth index を め る two つ の quantities (総 気 nucleate radius と 総 気 nucleate) に す seaborne る べ き index に は differences が table れ る possibility が あ る こ と を shown し た.

项目成果

気泡核の成長則に及ぼす不凝縮ガスの影響

不凝性气体对气泡核生长规律的影响

• 发表时间: 2006
• 期刊: 第20回分子シミュレーション討論会講演要旨集
• 作者: 津田伸一;高木周;松本洋一郎
• 通讯作者: 松本洋一郎

気液二成分系における核生成速度の逆転現象(逆転現象における分子径依存性の分子動力学解析)

气液二元体系中成核率的反转现象（反转现象中分子直径依赖性的分子动力学分析）

• 发表时间: 2005
• 期刊: 日本機械学会論文集B編 71・707
• 作者: 津田伸一;徳増崇;高木周;松本洋一郎
• 通讯作者: 松本洋一郎

気泡核成長のダイナミクス

气泡核生长动力学

• 发表时间: 2005
• 期刊: 第42回日本伝熱シンポジウム講演論文集
• 作者: 津田伸一;高木周;松本洋一郎
• 通讯作者: 松本洋一郎

A Molecular Dynamics Simulation on a Growth of Bubble Nuclei in a Decompressed Liquid

减压液体中气泡核生长的分子动力学模拟

• 发表时间: 2006
• 期刊: Abst. 3rd International Conference on Flow Dynamics
• 作者: S.Tsuda;S.Takagi;Y.Matsumoto
• 通讯作者: Y.Matsumoto

気泡核生成-成長の分子動力学解析

气泡成核-生长的分子动力学分析

• 发表时间: 2006
• 期刊: 日本機械学会2006年度年次大会講演論文集 III
• 作者: 津田伸一;高木周;松本洋一郎
• 通讯作者: 松本洋一郎