2014 Fiscal Year Research-status Report
誘起電荷電気浸透現象を利用した高機能マイクロ流路の最適設計法の開発
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25600158
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
泉井 一浩 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90314228)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西脇 眞二 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10346041)
山田 崇恭 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30598222)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 最適設計 / マイクロ流体デバイス / 誘起電荷電気浸透現象 / トポロジー最適化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
誘起電荷電気浸透現象は，流体中に配置された誘電体の誘電分極によって形成される電気二重層による電場と，流体中のイオンの相互作用により生じる流れである．この現象を利用すれば，電気分解等の直流電源の持つ問題点を本質的に排除し，低電圧で比較的速い流れを得ることが可能となる．
本研究では，今までにはない高い機能を持つマイクロスケールの流体装置の創成設計を目的として，誘起電荷電気浸透流を最大化を考慮したマルチフィジクス・トポロジー最適化法の開発を行う．外部から与える電場のみで，流れ場を自由自在に制御可能な高機能マイクロ流路デバイスの創成設計を目指す．
昨年度の研究で，有限要素法に基づく電場及び流れ場の連成解析法の構築と，最適設計問題の基礎的な定式化の検討を行った．本年度はこれを踏まえて，目的汎関数の，レベルセット関数に対する汎関数微分について，より詳細な検討と，数値実装を行った．その結果，随伴場の境界条件の設定を工夫することで安定的に最適化プロセスを進めることができることを確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
感度解析の詳細検討を行い，簡単な数値実装を行ったため．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の成果に基づき，より複雑な問題設定に置いて，最適解が安定的に導出可能な方法としてまとめる予定である．
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| Causes of Carryover |
本問題は，感度解析法の確立が，最適設計を行う上で極めて重要な課題となる．この部分に予想以上の研究時間が必要となり，予定していた計算機の購入を見送ることとした．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
感度解析にめどが立ったため，次年度には実際の計算を進める予定であり，計算機の購入を計画している．
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