Analysis of propulsion and transport by the interaction between self-driven boundary motion and associated flow

• Project/Area Number: 23540433
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Mathematical physics/Fundamental condensed matter physics
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: IIMA Makoto 広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (90312412)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): NAKAGAKI Toshiyuki 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (70300887) ; KORI Hiroshi お茶の水女子大学, 人間文化創成科学研究科, 准教授 (80435974)
• Project Period (FY): 2011 – 2013
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2013: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2012: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2011: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 生物流体力学 / 生物流体 / 国際情報交換 / 渦運動

Research Abstract

Synchronization of spring-loaded cylinders in uniform flow was analyzed numerically. In the regime of Reynolds number where vortex separation is observed, synchronization of two cylinders with different natural frequencies was observed. The coupling function of phase model of this system was obtained by the data of the motions of the center of mass. Peristaltic pumping of true slime mold was also analyzed. Model consisting of chemical transport and boundary motion and model consisting of simple phase equation with Neumann boundary condition with non-zero gradient were analyzed. Characteristic spatio-temporal pumping pattern was reproduced.

Research Products

• [Journal Article] Localized Bioconvection Patterns and Their Initial State Dependency in Euglena gracilis Suspensions in an Annular Container (2014)
  • Author(s): E. Shoji, H. Nishimori, A. Awazu, S. Izumi and M. Iima
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 83 Issue: 4 Pages: 43301-43301
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.043001
  • NAID: 210000133019
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Controlling flow structures by wing motion in a flapping-flight model (2013)
  • Author(s): M. Iima, N. Yokoyama, N. Hirai and K. Senda
  • Journal Title: Advances in Science and Technology Volume: 84 Pages: 59-65
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 渦を介した振動円柱間同期の位相 記述の試み (2012)
  • Author(s): 飯間信, 中筋真生
  • Journal Title: 数理解析研究所講究録 Volume: 1808 Pages: 35-47
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synchronization of spring-loaded cylinders in a uniform flow (2012)
  • Author(s): M. Nakasuji and M. Iima
  • Journal Title: Theor. Appl. Mech. Jpn Volume: 61 Pages: 51-56
  • NAID: 130004463851
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 一様流中に置かれた振動円柱間同期の位相記述の試み (2012)
  • Author(s): 飯間信, 中筋真生
  • Journal Title: 日本流体力学会年会2012講演論文集 Volume: 093
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Peristaltic transport and mixing of cytosol through the whole body of Physarum plasmodium (2012)
  • Author(s): M. Iima, T. Nakagaki
  • Journal Title: Math. Med. Biol Volume: 29 Pages: 263-281
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synchronization of spring-loaded cylinders in a uniform flow (2012)
  • Author(s): M. Iima and M. Nakasuji
  • Journal Title: Theor. Appl. Mech. Japan. Volume: 61
  • NAID: 130004463851
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 渦を介した振動円柱間同期の位相記述の試み (2012)
  • Author(s): 飯間 信，中筋真生
  • Journal Title: 数理解析研究所講究録 Volume: 1808
• [Journal Article] 一様流中に置かれた振動円柱間同期の位相記述の試み (2012)
  • Author(s): 飯間 信，中筋真生
  • Journal Title: 日本流体力学会年会2012講演論文集 Volume: 2012
• [Journal Article] Peristaltic transport and mixing of cytosol through the whole body of Physarum plasmodium (2012)
  • Author(s): Makoto Iima and Toshiyuki Nakagaki
  • Journal Title: Mathematical Medicine and Biology Volume: in press Issue: 3 Pages: 263-281
  • DOI: 10.1093/imammb/dqr010
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Analysis of Global Flow Structure (2012)
  • Author(s): M. Iima, Y. Tasaka and T. Watanabe
  • Journal Title: GAKUTO International Series, Mathematical Sciences and Applications Volume: 34 Pages: 25-38
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 中レイノルズ数領域における振動物体間同期の数値解析 (2011)
  • Author(s): 中筋 真生，飯間 信
  • Journal Title: 第61回理論応用力学講演会講演論文集 Volume: 61 Pages: 1-2
  • NAID: 130005020701
• [Presentation] 生物対流における局在構造ダイナミクスとその形成機構 (2013)
  • Author(s): 飯間信, 庄司江梨花, 粟津暁紀, 西森拓, 泉俊輔
  • Organizer: 第23回非線形反応と協同現象
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2013-12-07
• [Presentation] Localized structure of Euglena bioconvection (2013)
  • Author(s): M. Iima, E. Shoji, A. Awazu, H. Nishimori, and S. Izumi
  • Organizer: 66th Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics (APS meeting)
  • Place of Presentation: USA
• [Presentation] 収縮ダイナミクスをもつ1次元粘菌モデルにおける輸送機能の発現 (2013)
  • Author(s): 飯間信, 郡宏, 中垣俊之
  • Organizer: 日本物理学会2013年秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島
• [Presentation] 流体力学における安定性入門 (2013)
  • Author(s): 飯間信
  • Organizer: 広島大学数理分子生命理学生命理学専攻合宿
  • Place of Presentation: 広島
• [Presentation] 可視化情報と流体力学的力 (2013)
  • Author(s): 飯間信
  • Organizer: 可視化情報シンポジウム2013
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] Dynamics of localized structures in convections (2013)
  • Author(s): M. Iima
  • Organizer: Joint US-Japan Conference for Young Researchers on Interactions among Localized Patterns in Dissipative Systems
  • Place of Presentation: Minneapolis, 米国
• [Presentation] 2次元はばたきモデルにおける不安定飛行状態を用いた制御 (2013)
  • Author(s): 飯間信, 横山直人, 平井規央, 泉田啓
  • Organizer: 日本物理学会第68回年次大会
  • Place of Presentation: 東広島
• [Presentation] 生物の飛翔・遊泳ダイナミクスの数理構造に基づく解析 (2013)
  • Author(s): 飯間信
  • Organizer: 日本機械学会第25回バイオエンジニアリング講演会
  • Place of Presentation: つくば
• [Presentation] 収縮ダイナミクスを持つ１次元粘菌モデルにおける輸送機能の発現 (2013)
  • Author(s): 飯間信
  • Organizer: 日本物理学会2013年秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島
• [Presentation] 生物の飛翔・遊泳ダイナミクスの数理構造に基づく解析 (2013)
  • Author(s): 飯間 信
  • Organizer: 日本機械学会 第25回バイオエンジニアリング講演会
  • Place of Presentation: つくば
  • Invited
• [Presentation] 周期境界条件でミドリムシ集団が形成する生物対流の時空間パターン (2013)
  • Author(s): 庄司江梨花, 渡辺毅,粟津暁紀,西森拓,泉俊輔,飯間信
  • Organizer: 日本物理学会第68会年次大会
  • Place of Presentation: 広島
• [Presentation] 収縮ダイナミクスをもつ１次元粘菌モデルにおける輸送機能の発現 (2012)
  • Author(s): 飯間 信*、郡宏，中垣 俊之
  • Organizer: 日本物理学会第67会年次大会
  • Place of Presentation: 西宮
  • Year and Date: 2012-03-27
• [Presentation] 流れの相互作用によるバネ支持円柱間同期の直接数値計算及びその位相記述の試み (2012)
  • Author(s): 中筋真生, 飯間信
  • Organizer: 千葉大学劉研究室セミナー
  • Place of Presentation: 千葉
  • Year and Date: 2012-03-08
• [Presentation] 流れの相互作用によるバネ支持円柱間同期の直接数値計算及びその位相記述の試み (2012)
  • Author(s): 中筋真生, 飯間信
  • Organizer: お茶大非線形セミナー
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2012-03-07
• [Presentation] A flight control through unstable flapping flight (2012)
  • Author(s): M.Iima, N. Yokoyama, N. Hirai and K. Senda
  • Organizer: 65th Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics(APS meeting)
  • Place of Presentation: San Diego, USA
• [Presentation] Bifurcation structures in flapping flight problems (2012)
  • Author(s): M. Iima
  • Organizer: Ninth International Conference on Flow Dynamics
  • Place of Presentation: Sendai, Japan
• [Presentation] 一様流中におかれた振動円柱間同期の位相記述の試み (2012)
  • Author(s): 飯間信, 中筋真生
  • Organizer: 日本流体力学会年会2012
  • Place of Presentation: 高知
• [Presentation] 飛翔・輸送における流れと境界運動の協働 (2012)
  • Author(s): 飯間信
  • Organizer: 第6回自己組織化討論会
  • Place of Presentation: つくば
• [Presentation] Controlling flow structures by wing motion in a flapping-flight model (2012)
  • Author(s): M. Iima
  • Organizer: CIMTEC 2012 - 4th International Conference on Smart Materials, Structures and Systems
  • Place of Presentation: Montecatini Terme, Italy
• [Presentation] 渦を介した振動円柱間同期の位相記述の試み (2012)
  • Author(s): 飯間信, 中筋真生
  • Organizer: 研究集会『生物流体力学における同期および関連する現象』
  • Place of Presentation: 京都, 日本
• [Presentation] 一様流中に置かれた自己駆動振動物体間の同期条件 (2012)
  • Author(s): 中筋真生, 飯間信
  • Organizer: 日本物理学会第67会年次大会
  • Place of Presentation: 西宮
• [Presentation] 収縮ダイナミクスをもつ1次元粘菌モデルにおける輸送機能の発現 (2012)
  • Author(s): 飯間信, 郡宏, 中垣俊之
  • Organizer: 日本物理学会第67会年次大会
  • Place of Presentation: 西宮, 日本
• [Presentation] 中レイノルズ数領域における振動物体間同期の数値解析 (2012)
  • Author(s): 中筋真生, 飯間信
  • Organizer: 第61回理論応用力学講演会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] 渦を介した振動円柱間同期の位相記述の試み (2012)
  • Author(s): 飯間 信, 中筋真生
  • Organizer: 研究集会『生物流体力学における同期および関連する現象』
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] 昆虫飛翔モデルの解析 (2011)
  • Author(s): 飯間信
  • Organizer: Mathematical Sciences based on Modeling, Analysis and Simulation Seminar
  • Place of Presentation: 広島
  • Year and Date: 2011-12-21
• [Presentation] 昆虫飛翔モデルの解析 (2011)
  • Author(s): 飯間 信*
  • Organizer: Mathematical Sciences based on Modeling,Analysis and Simulation Seminar(招待講演)
  • Place of Presentation: 広島
  • Year and Date: 2011-12-21
• [Presentation] 流体力学的相互作用による振動円柱間の同期 (2011)
  • Author(s): 中筋真生, 飯間信
  • Organizer: 第21回非線形反応と協同現象研究会
  • Place of Presentation: 西条
  • Year and Date: 2011-12-17
• [Presentation] Unstable flapping state and flapping control in a flight model (2011)
  • Author(s): M. Iima
  • Organizer: CCS Symposium Autumn 2011
  • Place of Presentation: Nagoya, Japan
  • Year and Date: 2011-11-01
• [Presentation] 微生物の内部流動におけるぜん動運動の役割について (2011)
  • Author(s): 飯間信
  • Organizer: 第19回数理分子生命理学セミナー
  • Place of Presentation: 広島
  • Year and Date: 2011-10-19
• [Presentation] 微生物の内部流動におけるぜん動運動の役割について (2011)
  • Author(s): 飯間 信*
  • Organizer: 第19回数理分子生命理学セミナー(招待講演)
  • Place of Presentation: 広島
  • Year and Date: 2011-10-19
• [Presentation] Functions generated by the structural change and the associated flow (2011)
  • Author(s): M. Iima*
  • Organizer: 第49回日本生物物理学会大会(招待講演)
  • Place of Presentation: 姫路
  • Year and Date: 2011-09-16
• [Presentation] 流体力学的同期と生物流体に関する幾つかの話題 (2011)
  • Author(s): 飯間 信*，中筋真生
  • Organizer: 生物ロコモーションと同期現象(招待講演)
  • Place of Presentation: 大沼
  • Year and Date: 2011-08-16
• [Presentation] はばたき飛翔における動的渦構造 (2011)
  • Author(s): 飯間信
  • Organizer: 広島大学数学教室談話会
  • Place of Presentation: 広島
  • Year and Date: 2011-07-05
• [Presentation] 流れの大域構造の数理解析 (2011)
  • Author(s): 飯間信
  • Organizer: NLPMコロキウム
  • Place of Presentation: 広島
  • Year and Date: 2011-06-23
• [Presentation] Transport and mixing of cytosol through the whole body of Physarum Plasmodium (2011)
  • Author(s): M. Iima* and T. Nakagaki
  • Organizer: SIAM Conference on Applications of Dynamical Systems(招待講演)
  • Place of Presentation: Snowbird, 米国
  • Year and Date: 2011-05-25
• [Presentation] A Control Using Unstable Flight in a Flapping Model (2011)
  • Author(s): M. Iima
  • Organizer: Vortex Dynamics, Biofluids and Related Fields
  • Place of Presentation: Daejong, 韓国
• [Presentation] 真性粘菌内流動における蠕動運動の役割について (2011)
  • Author(s): 飯間信, 中垣俊之
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山
• [Presentation] Functions generated by the structural change and the associated flow (2011)
  • Author(s): M. Iima
  • Organizer: 第49回日本生物物理学会大会
  • Place of Presentation: 姫路
• [Presentation] 飛翔モデルにおけるはばたき運動制御と不安定飛翔の役割 (2011)
  • Author(s): 飯間信, 横山直人, 平井規央, 泉田啓
  • Organizer: 日本流体力学会年会2011
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] 流体力学的同期と生物流体に関する幾つかの話題 (2011)
  • Author(s): 飯間信, 中筋真生
  • Organizer: 生物ロコモーションと同期現象
  • Place of Presentation: 大沼, 日本
• [Presentation] An Analysis of Maneuvourability of Insects Flight using Steady and Unsteady Flights (2011)
  • Author(s): M. Iima, Y. Yokoyama, N. Hirai and K. Senda
  • Organizer: Fourth International Symposium : Bifurcations and Instabilities in Fluid Dynamics
  • Place of Presentation: Barcelona, Spain
• [Presentation] Transport and mixing of cytosol through the whole body of Physarum Plasmodium (2011)
  • Author(s): M. Iima and T. Nakagaki
  • Organizer: SIAM Conference on Applications of Dynamical Systems
  • Place of Presentation: Snowbird, USA
• [Book] 「RIMS共同研究『生物流体および関連する問題の研究』 (2012)
  • Author(s): 飯間信(編)
  • Total Pages: 1808
  • Publisher: 数理解析研究所講究録
• [Book] RIMS 共同研究『生物流体および関連する問題の研究』 (2012)
  • Author(s): 飯間信(編)
  • Total Pages: 132
  • Publisher: 数理解析研究所講究録