固体面上に置かれた液滴の表面変形及び内部流動に関するSPHシミュレーション

摘要

従来困難の伴う操作とされてきた微少量の液体の撹拌のために，ミリメートル·スケールの付着液滴を鉛直加振し内部を流動させる技術が近年注目を集めている．このスケールにおける実験は微細かつ低速でありさらに曲面があり，内部観察し難いといったように制約が多い．そのため，現象解明には数値計算によるアプローチが期待され，これまでにも行われてきた．鈴木らは変形する液滴を非粘性モデルによって計算し，滴の内部に置いたマーカーの軌跡から流動を捉えている．しかしながら有限体積法をはじめとする現在一般的な格子手法によってこの種の問題を計算するとき，気液界面の位置が変化する際に境界がぼやけたり質量の増減が生じるといった問題が起きる．その点，計算要素が一定の質量を保持する粒子法ではこのような問題は起こらないため有利と考えられる．そこで本研究では，ラプラス圧モデルに代えて粒子間引力型表面張力モデルにより表面張力を表現し，高橋らと同様の計算を試みた．粒子間引力型モデルは原則として全ての計算粒子に同じ操作を施すため，ラプラス圧モデルに起因する粒子の不安定なふるまいは低減されるものと予想できる．