ナノバブルの生成と消滅機構の分子動力学的研究

纳米气泡产生和消亡机理的分子动力学研究

基本信息

批准号：
16656074
负责人：
鶴田隆治
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

物理現象の素過程を解明するに有効な解析ツールである分子動力学シミュレーションを用いて,準平衡状態にある単純分子アルゴンおよび多原子分子水のナノバブルの生成と消滅機構について検討した.まず,三次元計算系に対する分子動力学シミュレーションによりナノバブルを発生させ,その界面構造を観察するとともにYoung-Laplaceの式の適応について検討をした.その結果,Young-Laplaceの式ならびに古典的核生成理論はナノバブルへの適応は妥当ではないことが分かった.次いで,ナノバブルが存在できる気液界面の力学平衡条件を探るために,周囲流体,特に液体側の界面構造に着目し,気泡の生成過程または平衡状態において,気液界面における界面構造と圧力・温度挙動を解析した.また,極座標解析を行い,ナノバブルの半径方向における気泡周りの数密度分布と力分布を求めた.さらには,強制的に外圧を加えた際のナノバブルの消滅過程を調べた.以上の解析結果より,ナノバブルの気液界面層において,分子が平衡状態よりも周期的に変化する大きな力を受け,気泡界面層の位置の遷移とともに界面層近傍の構造が気泡挙動と強く関連していることが分かった.すなわち,気泡外部の液体分子からの分子間力によって気液界面をつくるためのエネルギーが供給され,球形の気泡界面が形成・維持されていると考えられる.また,水分子においては,ナノバブルの界面は配向により負に帯電することを見出した.

分子动力学模拟是阐明物理现象基本过程的有效分析工具，我们研究了准平衡简单分子氩和多原子水纳米气泡的产生和消亡机制。原始计算系统，观察界面结构和Young-L我们研究了 aplace 方程的应用，结果发现 Young-Laplace 方程和经典成核理论不适用于纳米气泡。为了探索这些条件，我们重点关注周围流体的界面结构。，特别是在液体方面。我们分析了界面结构和压力/温度行为，研究了消光过程研究发现，随着表面层位置的变化，界面层附近的结构与气泡行为密切相关。换句话说，产生气液界面的能量是由外部液体分子的分子间力提供的。据认为，形成并维持了球形气泡界面。我们还发现，纳米气泡界面根据水分子的方向而带负电。

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ナノバブルの界面構造の分子動力学解析

纳米气泡界面结构的分子动力学分析

DOI：
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 I
影响因子：
0
作者：
鶴田隆治;長山暁子;小草和道
通讯作者：
小草和道

ナノ流動に伴う気泡生成機構の分子動力学シミュレーション

纳米流气泡产生机制的分子动力学模拟

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
第41回日本伝熱シンポジウム講演論文集 Vol.3
影响因子：
0
作者：
長山暁子;鶴田隆治
通讯作者：
鶴田隆治

A Molecular Dynamics Study on Interface Force Balance of Nanobubblle

纳米气泡界面力平衡的分子动力学研究

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Proceedings of the Fourth International Conference on Computational Heat and Mass Transfer (発表予定)
影响因子：
0
作者：
Gyoko Nagayama;Takaharu Tsuruta;Kazumichi Ogusa
通讯作者：
Kazumichi Ogusa

ナノバブルの生成と圧力挙動に関する分子動力学的研究

纳米气泡产生和压力行为的分子动力学研究

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
第17回計算力学講演会講演論文集
影响因子：
0
作者：
小草和道;鶴田隆治;長山暁子
通讯作者：
長山暁子

A Molecular Dynamics Study on Interface Force Balance of Nanobubble

纳米气泡界面力平衡的分子动力学研究

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Proceedings of the 4th International Conference on Computational Heat and Mass Transfer
影响因子：
0
作者：
Gyoko Nagayama;Takaharu Tsuruta;Kazumichi Ogusa
通讯作者：
Kazumichi Ogusa

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通讯作者：
鶴田隆治