ミクロからマクロまでのスケールを統一的に扱える「界面」現象理論と解析手法の構築

发展统一处理从微观到宏观尺度的“界面”现象理论和分析方法

• 批准号: 15J00778
• 负责人: 山本 卓也
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J00778/
• 关键词: Marangoni convection; Numerical simulation; Micro-scale phenomena; マランゴニ対流; 微小スケール; 数値シミュレーション; VOF法; Langevin方程式; 熱・物質輸送

前年度に引き続き、ミクロからマクロまでのスケールを統一的に議論する解析手法を構築するため、マクロスケールの現象を表現でき、ミクロスケールに拡張できるモデルを開発した。前年度に開発した解析手法は以下の通りである。1.高精度に気液界面を追跡する混相流解析手法(連続体近似による方法)、2.ミクロスケールを表現するための物質輸送に対する粒子挙動解析手法(離散的な方法)、3.連続体的な手法と離散的な手法を連成する方法3で示した計算手法の構築には前年度に成功していたが、その離散的な方法と連続体近似による手法を連成した計算手法の検証、離散的な方法での相互作用の影響を取り入れられていなかった。さらに、新規計算手法を用いた場合に、実際の現象がどの位微小スケールで変化するかの計算も行えていなかった。そこで、今年度は以下の方法でこれらの問題に取り組んだ。1. 連続体と離散的な手法を連成した場合の方法に対しての検証、2. 離散的な手法へ相互作用の影響を取り入れるように計算プログラムを変更、3. 実際に分子動力学法と連続体力学手法の方法、新規数値モデルを用いた場合の３パターンで比較し、新規モデルでの物理現象の確認これらを行い、新規開発した計算手法の健全性、モデルが表現できる物理現象の限界を探った。実際に、新規開発した計算手法では連続体近似による手法と、分子動力学方による手法の間の計算結果となることが判った。

Previous year's discussion of the unified discussion of the previous year's に気き続き, ミクロからマクロまでのスケールを analysis technique を construction するため、マクロスケールのphenomenonをexpressionでき、ミクロスケールに拡张できるモデルを开発した. The following analysis techniques were used in the previous year. 1. High-precision liquid-liquid interface tracing mixed-phase flow analysis method (continuous body approximation method), 2. MIQUAN table Nowadays, particle motion analysis method for material transport (discrete method), 3. Connected body method and discrete methodしていたが, そのdiscrete な method and continuous body approximationによる Technique を Connected into した calculation technique の検证, discrete な method で の interaction の influence を take り 入 れ ら れ て い な か っ た.さらに、New calculation method を Use いたoccasion に、実记のphenomenon がどのbit micro スケールで変化 するかのcalculation も行えていなかった.そこで、This year's は following method でこれらのquestion にtake りgroup んだ. 1. The method of connecting the body and the discrete method, the method of connecting the situation and the occasion, and the proof of the situation, 2. Discrete techniques and interaction effects are taken into account to calculate the effects of interaction, 3. Methods of molecular dynamics and continuous body mechanics, new rules for use in situations, comparison of new rules and regulations Confirmation of the physical phenomenon, the soundness of the calculation method, and the exploration of the limits of the physical phenomenon. The calculation method of 実记に, the newly established calculation method, the continuous body approximation method, the calculation result of the molecular dynamics method, and the calculation results are judged.

项目成果

Numerical investigation of oscillatory thermocapillary flows under zero gravity in a circular liquid film with concave free surfaces

• DOI: 10.1063/1.4943246
• 发表时间: 2016-03
• 期刊: Physics of Fluids
• 影响因子: 4.6
• 作者: Takuya Yamamoto;Y. Takagi;Y. Okano;S. Dost

TSSG 法による SiC 結晶成長炉内移動現象に関する数値シミュレーション

基于TSSG方法的SiC晶体生长反应器运动现象的数值模拟

• 发表时间: 2016
• 作者: 山本卓也;岡野泰則;宇治原徹
• 通讯作者: 宇治原徹

Validation of the S-CLSVOF method with the density-scaled balanced continuum surface force model in multiphase systems coupled with thermocapillary flows

• DOI: 10.1002/fld.4267
• 发表时间: 2017-01-30
• 期刊: INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL METHODS IN FLUIDS
• 影响因子: 1.8
• 作者: Yamamoto, Takuya;Okano, Yasunori;Dost, Sadik
• 通讯作者: Dost, Sadik

Numerical investigation of Marangoni convection in a micro-scale environment

微尺度环境中马兰戈尼对流的数值研究

• 发表时间: 2016
• 作者: Y. Imai;T. Yamamoto;Y. Okano;R. Sato and Y. Shigeta;T. Yamamoto and Y. Okano
• 通讯作者: T. Yamamoto and Y. Okano

Numerical Simulation of the Effect of Free Surface Shape on Marangoni Convection in a Liquid Film Sustained in a Circular Ring with Different Prandtl Numbers

不同普朗特数圆环中自由表面形状对马兰戈尼对流影响的数值模拟

• DOI: 10.15011/jasma.33.330309
• 发表时间: 2016
• 期刊: International journal of microgravity science and application
• 影响因子: 0.9
• 作者: N. Adkar;T. Yamamoto;Y. Takagi;Y. Okano and S. Dost
• 通讯作者: Y. Okano and S. Dost