| Project/Area Number |
23K22457
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| Project/Area Number (Other) |
22H01186 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 13040:Biophysics, chemical physics and soft matter physics-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今井 正幸 東北大学, 理学研究科, 教授 (60251485)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
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| Keywords | マルチスケールシミュレーション / 粘弾性 / 弾塑性 / プラットフォーム / SPH法 / 複雑液体 / 高分子 / 界面活性剤 / 流体粒子(SPH)法 / 超分子構造 / べシクル |
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| Outline of Research at the Start |
研究代表者らは、複雑流体の流動現象に関して、マルチスケールモデルに立脚したシミュレーションを行うために一般的なプラットフォームであるMSSP(Multi-Scale Simulation Platform for complex flows)を開発してきた。本研究課題では、複雑流体中に浮遊するベシクルなどの膜構造の変形と物質拡散を効率よくシミュレートできるように、境界層理論を組み込んだMSSPを開発し、界面活性剤による界面張力の低下が駆動する対流現象であるマランゴニ効果をターゲットとして、MSSPの実行性能を評価し、対応する実施系との比較を行う。
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| Outline of Final Research Achievements |
When a surfactant is added to a binary fluid mixture, such as an oil/water mixture, the adsorbed surfactant reduces the intarfacial tension and sometimes leads to a large scale convection (Marangoni convection). To solve such a problem, we applied multiscale simulation technique on our platform named MSSP (Multi-Scale Simulation Platform for complex flows), where macroscopic flow is simulated using smoothed particle hydrodynamics (SPH) method and microscopic simulators are embedded in each of the SPH particles. We confirmed deformations and anisotropic alignment of droplet and micelles due to the adsorbed surfactant.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
我々の開発する埋め込み型マルチスケールシミュレーション用のプラットフォームであるMSSPは、従来は粘弾性流体のような流動に対して適用可能な機能を有していたが、今回の研究で弾塑性体や膜構造などの弾性的な性質を持つ系にも適用できるように拡張された。また、近接する流体粒子間での物質の受け渡し（拡散に相当）の一般的な方法論を導入することで、流動と拡散のカップリングを計算することが可能となった。
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