円錐毛細管における自発および強制吸収の熱力学と流体力学:円錐型液体ダイオードの理論的研究【JST・京大機械翻訳】

Iwamatsu Masao

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202211252862817 整理番号：22P0336651

円錐毛細管における自発および強制吸収の熱力学と流体力学:円錐型液体ダイオードの理論的研究【JST・京大機械翻訳】

Thermodynamics and hydrodynamics of spontaneous and forced imbibition in conical capillaries: A theoretical study of conical liquid diode

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発行年： 2022年04月21日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2022年04月21日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

液体の円錐毛細管への自発的および強制的な吸水の熱力学および流体力学を研究し,円錐液体ダイオードの実現可能性を評価した。熱力学の古典的毛細管モデルを用いて,自然吸水の開始に対するLaplace圧力および毛細管の臨界Young接触角の解析式を導いた。自発的吸水が起こる臨界接触角は,発散半径を持つ毛細管の親水性領域に属し,一方,収束半径を持つ毛細管の疎水性領域に属した。したがって,これらの2つの臨界接触角間のYoung接触角を選択することにより,収束半径に対する自発的な吸水のみが起こる。したがって,収束半径を有する毛細管は,前方方向として作用し,ダイオードの逆方向として発散半径を有する。外部適用圧力の下でさえ,自由エネルギー景観は,強制吸水が,適用圧力を調整することによって,前方方向にのみ発生することを意味した。さらに,Hagen-Poiseuille定常流を仮定して,吸水の時間スケールのスケーリング則を導いた。さらに,両方の方向への吸水が可能であるとき,前進方向の時間スケールは逆方向と比較して有利であった。したがって,著者らの理論解析は円錐毛細管が液体ダイオードとして作用することを示した。【JST・京大機械翻訳】

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固-液界面 , 流体力学一般

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