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.

人们对液体中气泡溃灭的行为进行了许多研究。在迄今为止进行的理论和数值分析中，发现气泡局部溃灭时产生的微射流会对刚性壁造成大量破坏。将施加压力然而，作用在壁上的力的大小和对壁的损坏的预测与实验结果并不定量匹配。在这项研究中，我们首先在分​​子水平上研究了对气泡破裂和壁损坏的影响。大规模评估分子动力学在计算中，我们考虑了一个系统，其中液体氙分子填充在由固体铂分子组成的平行板之间，其中分子间力由伦纳德-琼斯势来描述作为计算条件，首先创建平衡状态。在给定温度下，铂固体壁之间存在氙液体。在该状态下，球形分子通过抽出枪而形成空腔，并且同时形成空腔。为了使空腔塌陷，上固体壁以恒定速度移动。目前，我们得到了液体分子随着上壁移动而溶解到空腔中的结果，这就是空腔塌陷现象的预期结果。获得了产生这些结果的原因是，在空腔形成之后，上壁表面移动的速度不够大，因此不可能实现足以导致空腔塌陷的非平衡状态。解决这些问题的一个可能的办法可能是进一步调整参数并找到引起塌缩运动的条件，但本质问题被认为是在空腔形成时提取分子团，因此，未来的修改。其优点是，在固体壁之间的液态达到平衡状态后，首先将上壁向上拉，使整个系统减压，引起液体的相变，然后将上壁快速向上拉。认为推动应该会导致气泡破裂。