希薄気体中の物体の非定常運動と履歴効果

稀气体中物体的不稳定运动和滞后效应

基本信息

批准号：
12J02418
负责人：
辻徹郎
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

当該研究の目的は希薄気体中を物体が非定常運動することによって生じる履歴の性質とその影響を調べることである.履歴の効果は通常の流体力学の枠組みで古くから研究されているが(例えばバセット履歴項),希薄気体における履歴の研究は気体分子間の衝突が無視できるほどに希薄な極限を除いて未だ成されていない.平成24年度は当該研究に関する以下の二点に取り組んだ.1希薄気体の移動境界問題の研究当該研究が対象とする気体中の物体の非定常運動を扱うためには,希薄気体の移動境界問題を解析する必要がある.通常の流体力学の移動境界問題と異なり,希薄気体の移動境界問題では気体分子の速度分布関数に種々の特異性が現れるという困難さがある.移動境界問題特有の性質に注目するため,支配方程式としてボルツマン方程式のモデルであるBhatnagar-Gross-Krookモデルを採用し,形式的な議論をベースに速度分布関数の特異性の発生過程を明らかにした.これらの特異性は従来の計算手法では正確に扱うことが出来ないため,今回特性線積分法をもとにした新しい計算手法を提案した.2振動平板によって誘起される希薄気体流当該研究の最終目標は,希薄気体流と物体の運動の連成問題の解析である.これに先立ち,垂直方向に強制振動する境界(振動平板)が誘起する流れの性質を調べた.気体の圧力が常圧程度でも,振動平板の振動数が気体分子同士の平均衝突頻度に比べて無視できないほど大きいとき(高周波数振動),気体は希薄とみなさなければならない.このような条件の下で,(1)有限振幅の振動平板による非線形音響波の遠方への伝播と(2)振動平板と静止平板からなる平行二平板間の気体の振舞の二種類の希薄流れを,1で提案した計算手法を用いて解析した.

本研究的目的是研究稀气体中物体非定常运动引起的迟滞的性质和影响。迟滞的影响在正常流体力学的框架中已经被研究了很长时间（例如，巴塞特鞋）历史部分），除了在可以忽略气体分子碰撞的稀极端情况外，稀气体中的滞后现象尚未进行研究。2012财年，我们做了与这项研究相关的以下两点：1.气体移动边界问题为了处理物体在气体中的非定常运动，也就是本研究的主题，有必要分析稀气体的移动边界问题。与普通流体力学的移动边界问题不同，移动边界问题由于气体分子的速度分布函数中出现了各种奇点，因此很难解决这些问题。为了关注移动边界问题的独特性质，我们使用Bhatnagar-Gross-Krook模型（玻尔兹曼方程的模型）作为控制边界方程。我们采用该方法，并基于形式论证阐明了速度分布函数中奇点的生成过程。由于这些奇点无法通过常规计算方法精确处理，因此本研究采用了基于特征线积分法的新计算方法。 2 振动板引起的稀释气体流动本研究的最终目标是分析稀释气体流动与振动板引起的物体运动之间的耦合问题。即使气体的压力在常压左右，当振动板的振动频率大到与气体分子间碰撞的平均频率（高频振动）相比不可忽略时，就必须考虑气体稀释。像这样在这种条件下，存在两种稀薄流动：（1）非线性声波通过有限振幅的振动板向长距离传播，以及（2）由振动板和固定板组成的两个平行板之间的气体行为定义了使用中提出的计算方法进行分析。