分子動力学法による薄い液膜の気液界面における気体論境界条件の検証

摘要

分子気体力学で広く用いられるている気液界面の境界条件（気体論境界条件）には，蒸発係数および凝縮係数と呼ばれる未知パラメータが存在する．そのため，この境界条件を正しく取り扱うために，平面凝縮相からなる気液二相系において，分子動力学法を用いた気体論境界条件の検証が行われてきた．これら研究では，気液平衡状態における蒸発係数および凝縮係数の値がアルゴン，水およびメタノールに対して求められ，また，三重点付近の温度において，凝縮相から気体へ向かう分子の速度分布関数は凝縮相温度をもつマクスウェル分布に従うという知見が得られている．また，広範囲な非平衡状態においても気体論境界条件の検証が行われている．しかし，半導体製造過程に代表されるような工業上重要な素過程である固体壁面上での薄い液膜の蒸発·凝縮現象においては，固相近傍の液体はその影響を大きく受け，バルク液体とは異なる界面相変化現象を示すことが予想される．そのため，気液二相のみの解析では不十分であり，固相の影響を考慮した上で，気体論境界条件を構築する必要がある．そこで本研究では，分子動力学法により，平衡状態シミュレーションと真空蒸発シミュレーションを用い，平衡状態における固体壁上の薄い液膜界面での気体論境界条件について検討した．