2015 Fiscal Year Annual Research 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
| Project/Area Number |
25600158
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
泉井 一浩 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90314228)
|
|---|
| 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)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | 最適設計 / マイクロ流路デバイス / 誘起電荷電気浸透現象 / トポロジー最適化 |
|---|
| 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．この現象を利用したマイクロスケールの流体装置の創成設計を目的として，デバイス設計のためのマルチフィジックス・トポロジー最適化法の開発を行った．誘起電荷電気浸透の支配方程式を固定設計領域に拡張する方法を提案し，マイクロポンプの吐出量最大化を目的としたトポロジー最適化問題を定式化した．また，最適化問題の定式化に基づき，設計感度を随伴変数法を用いて導出した．さらに，明瞭な境界を有した最適構造を創出するため，レベルセット法に基づく境界表現法を導入した．そして，状態場，随伴場，およびレベルセット関数の時間発展方程式の離散化に有限要素法を用いた最適化アルゴリズムを開発した．数値例により，本提案手法の妥当性と有用性の検証を行った．
|
