分子動力学法による沸騰核生成過程の研究

分子动力学方法研究沸腾成核过程

• 批准号: 06750208
• 负责人: 井上 剛良
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06750208/
• 关键词: 核生成; 気泡; 沸騰; 分子動力学

気泡核生成は、核沸騰はもとより種々の沸騰・蒸発現象および減圧過程において重要であり、伝熱工学の分野ではこれまで精力的に研究が行われてきている。しかし、どのようにして気泡核が生成され、成長するのかなど、気泡核生成の初期過程に関しては十分には明らかにされていない。そこで、本研究では気泡核生成の素過程を定性的に明らかにすることを目的として、分子動力学法による気泡核生成過程のシミュレーション実験を行い、このような現象を取り扱う場合の計算対象とする分子数や基本セルの大きさの検討、さらには圧力一定と言う条件を課すことの妥当性について検討した。計算においては単原子分子で構成される2次元の均質な液体を考え、この平衡状態にある液体の一部にある時刻に瞬間的にエネルギーを与えることにより気泡核が形成される過程を考えた。その結果以下の結論を得た。1.気泡核生成現象のように短時間の間に急激な体積変化を伴う相変化をシミュレーションする場合においては、圧力一定の条件を課すことは妥当ではない。2.このような現象のシミュレーションにおいては対象とする分子数が数百から数千程度では十分ではなく、圧力を制御することが妥当でないことを考慮すると、計算対象とする分子数や基本セルの大きさが本質的に重要な要素であることがわかった。これらの点を改善して現在さらに大規模な数値シミュレーションを進行しているところである。

气泡成核不仅在成核沸腾中很重要，而且在各种沸腾和蒸发现象和减压过程中也很重要，并且在传热工程领域进行了积极进行研究。但是，尚未完全解释气泡成核的初始过程，例如如何产生和生长气泡核。因此，在这项研究中，为了定性阐明气泡成核的基本过程，我们使用分子动力学进行了模拟实验，对气泡成核的过程进行了模拟实验，并检查了要计算的分子数量以及在处理这种现象时的基本细胞的大小，并检查了不变压力的有效性。在计算中，我们考虑了由单原子分子组成的二维均匀液体，并考虑在这种平衡状态下将能量迅速施加到一部分液体中形成的气泡核形成的过程。结果是以下结论：1。在短时间内突然体积变化（例如在气泡成核现象中）突然变化时，不适合施加恒定压力条件。 2。考虑到在对这种现象的模拟中，要靶向的分子数量不足以达到数百到数千个，并且不适合控制压力，因此已经发现，要计算的分子数和基本细胞的大小本质上是重要的因素。这些点正在改善，目前正在进行更多大规模的数值模拟。