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分子気体力学解析と衝撃波管の実験による非平衡状態下における気体論境界条件の確立

利用分子气体动力学分析和激波管实验建立非平衡条件下的气体理论边界条件

基本信息

批准号：
06J04294
负责人：
小林一道
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J04294/
关键词：
凝縮係数気体論境界条件分子気体力学衝撃波管弱い凝縮

项目摘要

本研究は、分子気体力学の気液界面の境界条件中に含まれる未知パラメータである凝縮係数の値を分子気体力学の数値計算と衝撃波管を用いた実験により決定し、気液界面の境界条件を確立する事を目的としている。本研究を行う事で、気液界面で弱い凝縮(気液平衡状態からのずれが小さい場合の凝縮現象)が起こっているとき、その気体の凝縮過程によって質量、運動量、エネルギー交換がその界面でどの程度行われているか、分子気体力学の枠組みのみで正確に知る事ができるようになる。ここで、本年度の研究実施計画は1.分子気体力学を用いた数値解析法の開発・高効率化・高精度化。2.衝撃波管の実験より得られる液膜成長のデータ精度の向上とそのデータ解析法の改良。3.1と2を用いたメタノールの凝縮係数決定の確立。4.3で示した方法を用いて,水の凝縮係数決定法の確立。であった。本年度、研究計画の1〜3に該当するメタノールの凝縮係数決定法の確立を行った結果、常温でのメタノールの凝縮係数は、気液平衡状態では蒸発係数の値(0.9程度)となり、気液非平衡状態になるにつれて小さくなっていくことがわかった。また、研究計画の4に該当する水の凝縮係数決定法の確立を行った結果、常温での水の凝縮係数も気液平衡状態では蒸発係数の値と等しくなり、気液非平衡状態になるにつれて減少し、さらに、この減少傾向はメタノールの場合とほぼ等しくなることがわかった。本研究結果より、メタノールと水の弱い凝縮現象が起こっている状態での広範な工学的問題に対する定量的に正確な答を求めることが可能となった。この意味において、本研究は流体工学への極めて有意義な貢献を成しえたといえる。本年度、本研究成果は国際会議で1回、国内学会3回発表され、その内日本熱物性学会主催の「第27回日本熱物性シンポジウム」においてベストプレゼンテーション賞を受賞した。

The purpose of this study is to determine the boundary conditions of the gas-liquid interface in molecular dynamics, including the unknown values of the condensation coefficients and the numerical values of the molecular dynamics. In this study, the condensation of gas-liquid interface is weak (condensation phenomenon in small cases), and the condensation process of gas and liquid is related to the mass, motion, and exchange of gas and liquid. This year's research implementation plan: 1. Development of numerical analysis method for molecular dynamics, high efficiency and high accuracy 2. Improvement of the Resolution Method for Liquid Film Growth in Shock Wave Tube 3.1 and 2 are used to determine the determination of the reduction coefficient. 4.3 The method for determining the shrinkage coefficient of water is established.であった。This year, the results of the establishment of the condensation coefficient determination method for the study plan 1 to 3, the condensation coefficient for the normal temperature, the evaporation coefficient value for the gas-liquid equilibrium state (about 0.9), and the gas-liquid non-equilibrium state. In addition, in the fourth part of the research plan, the results of establishing the method for determining the condensation coefficient of water at this time, the condensation coefficient of water at room temperature, the value of evaporation coefficient in gas-liquid equilibrium state, and the decrease tendency in gas-liquid non-equilibrium state are also discussed. The results of this study show that the phenomenon of weak condensation of water is caused by the problem of quantitative analysis. This study is a significant contribution to fluid engineering. This year, the results of this research have been presented at one international conference and three national conferences, and the 27th Japan Thermophysical Properties Conference has been promoted by the Japan Thermophysical Properties Society.