キャビテーションエロ-ジョンの分子論的解析

空蚀的分子分析

• 批准号: 08750186
• 负责人: 高木 周
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 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: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750186/
• 关键词: 分子動力学法; 気泡; 崩壊運動; 固体壁; レナード・ジョーンズポテンシャル; 非平衡状態

液体中で崩壊する気泡の挙動については,これまで多くの研究がなされてきた.これまで行われた理論的,数値的解析では,気泡崩壊時のマイクロジェットの生成により剛体壁に局所的に大きな圧力が加わることを予測しているが,壁面に働く力の大きさや,壁面の損傷の予測は,実験結果と定量的に一致するものではない.本研究では,気泡の崩壊や壁面の損傷に与える影響を,分子レベルのスケールで評価する第1段階として,分子動力学法による解析を行った.計算は,分子間力がレナード・ジョーンズポテンシャルで記述される系としてプラチナの固形分子で構成される平行平板間に,キセノンの液体分子が詰まっている系を考えた.計算条件として,まず,プラチナ固体壁間にキセノン液体が存在する状態で,与えられた温度に対して平衡状態を作った.そして,その状態において,下側固体壁近傍の液体より,球状の分子郡を抜き取りキャビティを形成し,それと同時にそのキャビティを崩壊させるため,上側固体壁を一定の速度で移動させた.現在のところ,上側壁面の移動に伴い,液体分子がキャビティ内に溶け込んでいく結果が得られており,期待されたキャビティの崩壊現象は得られていない.これらの結果が得られている要因として,キャビティ形成後,上側壁面を移動させる際の速度が十分大きくないため,キャビティの崩壊を起こさせるのに十分な非平衡状態を達成できていないことが考えられる.これらの問題点の解決方法としては,パラメータをさらに調整し,崩壊運動が起きる条件を探すことが考えられるが,本質的な問題点は,キャビティの形成時に分子群を抜き取るところにあると考えられる.従って,今後の改良点としては,固体壁間の液体状態において平衡状態を達成させた後,まず上側壁面を上方に引き,系全体の減圧を行い、液体に相変化を起こさせた後,急速に上壁を押し気泡の崩壊を引き起こすべきであると考えられる.

已经对在液体中分解的气泡的行为进行了许多研究。直到现在进行的理论和数值分析预测，气泡塌陷期间的微射流形成将导致局部压力施加到刚性壁上，但是作用在壁表面上的力的大小和对壁表面损坏的预测与实验结果并不一致。在这项研究中，第一步是评估对气泡塌陷的影响和分子水平量表对壁表面的损害。分析是通过方法进行的。该计算是由分子间力以伦纳德·琼斯（Leonard-Jones）电位编写的系统制成的，其中液体氙分子分子在由固体铂分子组成的平行板之间包装。由于计算条件，首先，在给定温度下创建了平衡状态，在铂固体壁之间存在氙气液体。在该状态下，从固体壁附近的液体中提取球形分子县，并同时形成一个空腔。为了破坏腔，上墙以恒定的速度移动。目前，随着上壁表面的移动，液体分子溶解到腔中，并且尚未获得预期的腔塌陷现象。这些结果的原因是，在形成腔后，上壁移动的速度不足以高，因此不能充分实现非平衡状态以导致腔塌陷。解决这些问题的一种解决方案是进一步调整参数并寻找塌陷运动的条件，但基本问题是在形成腔时提取了一组分子。因此，人们认为，未来的改进应该是在固体壁之间的液态状态下达到平衡，首先向上拉上壁，对整个系统的减压，然后迅速将上壁压在顶壁上，并导致气泡的倒塌。