任意の温度分布を持つ壁面間のマイクロ潤滑モデルの分子論的研究

任意温度分布壁间微润滑模型的分子研究

基本信息

批准号：
21K03877
负责人：
土井俊行
金额：
$ 1.25万
依托单位：
Tottori University
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

项目摘要

令和4年度は、気体分子の平均自由行程(0.1ミクロン)程度の狭い隙間を持つ回転偏心円筒間の気体潤滑問題を気体論で調べた。その前年度(令和3年度)は、微小隙間の気体潤滑系における非連続体効果の物理的側面に注目していたため、より簡単な同心円筒間の問題を取り上げた。しかし、マイクロテクノロジーへの応用上は、偏心円筒間の潤滑問題がより重要である。令和4年度は、前年度に築き上げた解析法を拡張し、偏心円筒間潤滑系に適用できる潤滑理論を構築した。また、理論の検証のためボルツマン方程式の直接数値解析も平行して行った。結果として、理論と数値計算の完全な一致を確認した。ボルツマン方程式の直数値計算の計算コード開発には膨大な時間がかかったが、その副産物として、潤滑問題に限らず、偏心円筒間領域における希薄気体の流れの問題に広く適用できる汎用性の高い計算コードを構築することもできた。以上の成果は、論文 "Generalized Reynolds equation for microscale lubrication between eccentric circular cylinders based on kinetic theory" にまとめて2023年1月22日にJournal of Fluid Mechanics 誌に投稿した。2023年4月28日の時点では査読中である。また、令和3年度に出版された論文(Effect of a small curvature of the surfaces on microscale lubrication of a gas for large Knudsen numbers, Physical Review Fluids, 7, 034201 (2022))は、出版時(2023/3)科学研究費が使えない時期であったためオープンアクセス化していなかったが、今年度オープンアクセス化した。

2020年，我们利用气体理论研究了间隙约为气体分子平均自由程（0.1微米）的旋转偏心圆柱体之间的气体润滑问题。在前一年（Reiwa 3），我们重点研究了小间隙气体润滑系统中不连续效应的物理方面，因此我们解决了同心圆柱体之间的一个更简单的问题。然而，对于微技术应用，偏心圆柱体之间的润滑问题更为重要。 2020财年，我们扩展了前一年开发的分析方法，创建了可应用于偏心缸间润滑系统的润滑理论。此外，还并行进行了玻尔兹曼方程的直接数值分析以验证该理论。结果，理论与数值计算之间的完全一致得到了证实。尽管开发用于计算玻尔兹曼方程线性值的计算代码花费了大量时间，但副产品是一种高度通用的计算，不仅可以应用于润滑问题，还可以应用于稀气体流动问题我也能够构建代码。上述结果总结在论文《基于动力学理论的偏心圆柱体间的微观润滑的广义雷诺方程》中，并于2023年1月22日提交给《流体力学杂志》。截至2023年4月28日，正在接受同行评审。此外，2021年发表的论文（Effect of a Small curve of the faces on microscale润滑的气体对于大努森数，Physical Review Fluids, 7, 034201 (2022)）在发表时已发表（2023/3 ）因为当时科研经费不能用，所以一直没有开放获取，但今年已经开放获取了。