凝縮媒質に対する「拡張された熱力学」の構築とその衝撃波現象と熱電現象への応用

凝聚态介质“扩展热力学”的构建及其在冲击波现象和热电现象中的应用

• 批准号: 08J08281
• 负责人: 谷口 茂
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J08281/
• 关键词: 非平加熱力学; 拡張された熱力学; 非線型現象; 凝縮媒質; 衝撃波現象; 流体力学的ゆらぎ; 非平衡熱力学

この研究は、従来の非平衡熱力学理論で採用されている「局所的熱平衡の仮定」の適用範囲を超えるような、時間的・空間的変化が急激な現象も解析できるように拡張された熱力学理論を確立するため、その適用範囲を液体・固体などの凝縮媒質まで広げようとするものである。平成22年度において、以下の研究を行った。・凝縮媒質中での非平衡現象に関する理論的研究:1.典型的な強い非平衡現象である衝撃波現象の解析を行った。成果は以下の通り:(1)内部自由度を持つ剛体球系中の衝撃波を解析し、衝撃波が誘起する相転移現象や、単一衝撃波の安定性に関して、内部自由度が与える影響を定量的に明らかにした。(2)前年度に発見した新しい種類の圧縮衝撃波(compressive upper shock)をより詳細に解析した。(3)剛体球系に摂動として分子間引力相互作用を加えた系を用いて、気相から固相への相転移を伴う衝撃波を初めて定量的に解析した。以上の解析により、凝縮媒質中の衝撃波が持つ基本的な性質を系統的に理解できた。成果をまとめ、三本の論文を発表した。さらにもう一本の論文を現在まとめている。2.「拡張された熱力学」の適用可能範囲を希薄気体以外にまで広げる試みに成功した。現在はこの結果を論文としてまとめており、もうすぐ投稿できる段階にある。3.「拡張された熱力学」を基礎にした流体力学的ゆらぎ理論の一般的な構築法を示した。この研究の成果をまとめ、論文を投稿した。・数値的な解析:理論的研究で導いた非線型関係式を数値的に解き、衝撃波の振る舞いを解析した。加えて、基礎方程式の直接的な数値積分も行い、単一衝撃波の安定性に関する理論予測の妥当性を確認した。・関連研究者との交流:学会に積極的に参加して発表を行い、得られた結果を広く報告した。国際会議で1件、国内学会で3件の発表を行った。

这项研究旨在扩展热理论，使其也可以分析时间和空间快速变化的现象，这超出了传统非平衡热力学理论所采用的“局部热平衡假设”的范围。建立动力学理论后，我们的目标是将其应用范围扩大到液体和固体等凝聚态介质。 2010年，我们进行了以下研究。・凝聚态介质非平衡现象的理论研究： 1、分析了激波现象，这是一种典型的强非平衡现象。结果如下：（1）分析了具有内部自由度的刚性球形系统中的冲击波，定量评估了内部自由度对冲击波引起的相变现象以及系统稳定性的影响。一道冲击波显露出来。 (2)对去年发现的一种新型压缩性上激波进行了更详细的分析。 (3)使用将分子间吸引力相互作用作为微扰添加到硬球系统的系统，首次定量分析了伴随从气相到固相的相变的冲击波。通过以上分析，我们能够系统地了解凝聚态介质中冲击波的基本特性。对结果进行了总结并发表了三篇论文。我目前正在写另一篇论文。 2. 尝试将“扩展热力学”的适用性扩展到稀气体以外的领域。我们目前正在将我们的结果汇编成一篇论文，很快即可提交。 3.论证了构建基于“扩展热力学”的流体动力涨落理论的通用方法。我们总结了这项研究的结果并提交了一篇论文。・数值分析：对理论研究中导出的非线性关系方程进行数值求解，分析冲击波的行为。此外，还对基本方程进行了直接数值积分，以证实有关单个冲击波稳定性的理论预测的有效性。・与相关研究人员互动：积极参加学术会议、做报告，广泛报道所取得的成果。在国际会议上作报告1次，在国内学术会议上作报告3次。

项目成果

剛体球系を基準とした摂動論モデルにおける衝撃波誘起相転移

基于硬球系统的微扰理论模型中冲击波诱发的相变

• 发表时间: 2010
• 作者: HASEGAWA;Yasuko;Yasuko Hasegawa;長谷川泰子;長谷川泰子;谷口茂;Shigeru Taniguchi;Shigeru Taniguchi (First Author : Yue Zheng);Shigeru Taniguchi;谷口茂(第一著者:有馬隆司);谷口茂;谷口茂;谷口茂(第一蓍者:那須拓磨);谷口茂;Shigeru Taniguchi (First Author : Carmela Curra);Shigeru Taniguchi;谷口茂;谷口茂;谷口茂(登壇者:有馬隆司);Shigeru Taniguchi;谷口茂
• 通讯作者: 谷口茂

濃密気体に対する拡張された熱力学理論の検証

稠密气体扩展热力学理论的验证

• 发表时间: 2010
• 作者: HASEGAWA;Yasuko;Yasuko Hasegawa;長谷川泰子;長谷川泰子;谷口茂;Shigeru Taniguchi;Shigeru Taniguchi (First Author : Yue Zheng);Shigeru Taniguchi;谷口茂(第一著者:有馬隆司);谷口茂;谷口茂;谷口茂(第一蓍者:那須拓磨);谷口茂;Shigeru Taniguchi (First Author : Carmela Curra);Shigeru Taniguchi;谷口茂;谷口茂;谷口茂(登壇者:有馬隆司)
• 通讯作者: 谷口茂(登壇者:有馬隆司)

剛体球系に対する拡張された熱力学の構築

刚性球形系统的扩展热力学构造

• 发表时间: 2010
• 作者: HASEGAWA;Yasuko;Yasuko Hasegawa;長谷川泰子;長谷川泰子;谷口茂;Shigeru Taniguchi;Shigeru Taniguchi (First Author : Yue Zheng);Shigeru Taniguchi;谷口茂(第一著者:有馬隆司);谷口茂;谷口茂;谷口茂(第一蓍者:那須拓磨);谷口茂;Shigeru Taniguchi (First Author : Carmela Curra);Shigeru Taniguchi;谷口茂;谷口茂;谷口茂(登壇者:有馬隆司);Shigeru Taniguchi;谷口茂;谷口茂(代表者:生駒明之);谷口茂(代表者:有馬隆司)
• 通讯作者: 谷口茂(代表者:有馬隆司)

拡張された熱力学に基づく流体力学的ゆらぎ理論構築

基于扩展热力学的水动力涨落理论构建

• 发表时间: 2010
• 作者: HASEGAWA;Yasuko;Yasuko Hasegawa;長谷川泰子;長谷川泰子;谷口茂;Shigeru Taniguchi;Shigeru Taniguchi (First Author : Yue Zheng);Shigeru Taniguchi;谷口茂(第一著者:有馬隆司);谷口茂;谷口茂;谷口茂(第一蓍者:那須拓磨);谷口茂;Shigeru Taniguchi (First Author : Carmela Curra);Shigeru Taniguchi;谷口茂;谷口茂;谷口茂(登壇者:有馬隆司);Shigeru Taniguchi;谷口茂;谷口茂(代表者:生駒明之)
• 通讯作者: 谷口茂(代表者:生駒明之)

気体分子運動論で用いられるMaxwell境界条件とMDシミュレーションで用いられるMaxwell境界壁の関係

气体分子动力学理论中使用的麦克斯韦边界条件与MD模拟中使用的麦克斯韦边界墙之间的关系

• 发表时间: 2009
• 期刊: 第20回統計物理学研究会報告集
• 作者: HASEGAWA;Yasuko;Yasuko Hasegawa;長谷川泰子;長谷川泰子;谷口茂;Shigeru Taniguchi;Shigeru Taniguchi (First Author : Yue Zheng);Shigeru Taniguchi;谷口茂(第一著者:有馬隆司);谷口茂;谷口茂;谷口茂(第一蓍者:那須拓磨);谷口茂
• 通讯作者: 谷口茂