不飽和多孔質体中の物質拡散に関する数値解析的研究

抄録

本研究は，不飽和多孔質体における物質拡散挙動を調べることを目的に，ランダムウォークをベースとした数値拡散解析手法の開発を行ったものである．ここで提案する方法では，固相粒子を充填して作成した周期多孔質構造のユニットセルにおいて，モンテカルロ法を用いて界面エネルギーが極小値をとるように間隙水を配置する．作成した数値不飽和多孔質媒体は，液相を拡散媒体としたランダムウォークによる物質拡散解析に用いる．ランダムウォーク・シミュレーションで得られた拡散粒子変位の時刻歴から，拡散係数と平均２乗変位に関する時間のべき指数を評価し，多孔質媒体が示すマクロな拡散特性を定量化する．本稿では，以上の方法で２次元拡散解析を行い，飽和度や，固相粒子の形状と粒径分布が不飽和多孔質体のマクロ拡散に与える影響を調べた．その結果，主として粒径分布が拡散係数の大きさに，固相粒子の充填構造が異常拡散の程度に寄与することが明らかとなった．