微小液滴の凝縮係数に関する分子動力学的研究

微滴凝聚系数的分子动力学研究

• 批准号: 21K03866
• 负责人: 矢口 久雄
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Gunma National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03866/
• 关键词: 微小液滴; 気液界面; 蒸発・凝縮; 分子動力学; 液滴

本研究は，微小液滴の気液界面を対象として，気液間の質量・運動量・エネルギー輸送に関わる重要なパラメータである凝縮係数に及ぼす界面曲率の影響ならびに不純物による影響について，独自に開発した分子動力学シミュレーションプログラムを用いて定量的に明らかにする．従来は考慮されていなかったこれらの影響を定式化することで，微小液滴の成長を記述する既存モデルに改良を施し，水蒸気タービンやインクジェットプリンタ，液滴衝突を利用した半導体洗浄における流体制御などの工学的応用を始めとして，いま深刻な社会問題となっている新型コロナウイルス感染拡大における飛沫・エアロゾル伝播，集中豪雨・局地的大雨などのメソスケール顕著現象の予測精度向上に貢献することを目的とする．2年目にあたる本年度については研究計画にしたがって以下の成果が得られている：(1)アルゴンのナノ液滴と蒸気の気液平衡系に関する分子動力学シミュレーションプログラムにおいて，系に不純物としてのネオン分子を任意の個数追加する拡張を行った．(2)上記で開発したプログラムを用いて，不純物であるネオンのモル分率とアルゴンのナノ液滴の液滴半径を系統的に設定した分子動力学シミュレーションを実行した．(3)温度85Kのアルゴンのナノ液滴とその蒸気の気液平衡系において，ネオンのモル分率が液相密度や気相密度に与える影響について検討し，特に気相におけるアルゴンのKelvin効果とネオンの気相密度の関係性などを定量的に明らかにした．

本研究重点关注微滴的气液界面，采用独特开发的方法研究界面曲率和杂质对冷凝系数的影响，冷凝系数是与气体和液体之间的质量、动量和能量传输相关的重要参数。我们将使用分子动力学模拟程序定量地阐明这一点。通过制定这些过去没有考虑到的效应，我们改进了描述微滴生长的现有模型，并开发了诸如水蒸汽涡轮机中的流体控制、喷墨打印机和使用液滴的半导体清洁等应用除了工程应用之外，我们的目标是为提高新型冠状病毒感染传播过程中的液滴/气溶胶传播、暴雨和局部暴雨等中尺度现象的预测精度做出贡献，这是目前严重的社会问题。 。 目的。今年，即第二年，按照研究计划，取得了以下成果：（1）在氩纳米液滴和蒸气的气液平衡体系的分子动力学模拟程序中，将体系中作为杂质的氖分子进行了模拟。我们扩展了它以添加任意数量的 。 (2)使用上述开发的程序，我们进行了分子动力学模拟，其中系统地设置了杂质氖的摩尔分数和氩纳米液滴的液滴半径。 (3) 在温度为 85 K 的氩纳米液滴及其蒸气的气液平衡体系中，研究了氖摩尔分数对液相密度和气相密度的影响，特别是氩气的开尔文效应我们定量地阐明了氖气相密度之间的关系。

项目成果

出口での圧力と速度の非一様性を考慮したストークス自由噴流の理論とCFD検証

考虑出口压力和速度不均匀性的斯托克斯自由射流理论与CFD验证

• 发表时间: 2021
• 作者: Mayuka Oshibuchi;Hiroki Suzuki ;Shinsuke Mochizuki;藤川重雄，藤川俊秀，江頭竜，増淵寿，矢口 久雄
• 通讯作者: 藤川重雄，藤川俊秀，江頭竜，増淵寿，矢口 久雄

微細テーパ管内の極低レイノルズ数流れの理論

细锥管中极低雷诺数流动理论

• 发表时间: 2021
• 作者: Kenji Katoh;Tatsuro Wakimoto;Takahiro Ito and Jyobu Matsuura;増淵寿，藤川俊秀，矢口久雄，亀山義宗，江頭竜
• 通讯作者: 増淵寿，藤川俊秀，矢口久雄，亀山義宗，江頭竜

Theory of dynamical cavitation threshold for diesel fuel atomization

柴油雾化动力空化阈值理论

• DOI: 10.1088/1873-7005/ac830d
• 发表时间: 2022
• 期刊: Fluid Dynamics Research
• 影响因子: 1.5
• 作者: Toshihide Fujikawa;Ryu Egashira;Kamel Hooman;Hisao Yaguchi;Hisashi Masubuchi;Shigeo Fujikawa
• 通讯作者: Shigeo Fujikawa

Improvement of Generating Efficiency of Vertical-axis Wind Turbine with Wind Lens

风镜提高垂直轴风力机发电效率

• 发表时间: 2022
• 作者: Keita Shimizu;Taiga Yoshinari;Yamato Muto;Hiroyuki Abo;Hisao Yaguchi
• 通讯作者: Hisao Yaguchi