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自由界面-粒子間相互作用に起因する液相内粒子特異的パターン形成の解明とその制御

研究課題

研究課題/領域番号 16K14176
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 熱工学
研究機関東京理科大学

研究代表者

上野 一郎  東京理科大学, 理工学部機械工学科, 教授 (40318209)

研究分担者 塚原 隆裕  東京理科大学, 理工学部機械工学科, 准教授 (60516186)
研究協力者 Kuhlmann Hendrik C.  ウイーン工科大学, 教授
Pettit Donald R.  アメリカ航空宇宙局(NASA), 宇宙飛行士
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード表面張力 / 自由表面 / 表面張力差駆動対流 / 濡れ性 / 動的濡れ / 物質輸送 / 自由界面 / 粒子 / 濡れ
研究成果の概要

温度差マランゴニ効果によって発現する閉鎖系内粒子挙動に関して,ハーフゾーン液柱および自由液膜を対象とした系を用いて,特にこれまで観察が困難とされていた自由表面近傍での粒子追跡を行った.また,粒子挙動と自由表面の動的・静的変形の高精度同期計測系の構築を行い,研究協力者が実施した宇宙実験を比較対象としてその粒子挙動と熱対流場との関係を明らかにした.さらに,液体自由表面と粒子との相互作用について特に動的な濡れ挙動に対する影響を実験的・理論的に明らかにした.

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 3件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 9件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] ウイーン工科大学(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] アメリカ航空宇宙局(NASA)(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] リール大学/ニース・ソフィア・アンティポリ大学/パリ南大学(フランス)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] ウイーン工科大学(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [国際共同研究] アメリカ航空宇宙局(NASA)(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Terrestrial and microgravity experiments on onset of oscillatory thermocapillary-driven convection in hanging droplets2018

    • 著者名/発表者名
      Takumi Watanabe, Tomohiko Takakusagi, Ichiro Ueno, Hiroshi Kawamura, Koichi Nishino, Mitsuru Ohnishi, Masato Sakurai, Satoshi Matsumoto
    • 雑誌名

      International Journal of Heat and Mass Transfer

      巻: 123 ページ: 945-956

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sharp acceleration of a macroscopic contact line induced by a particle2017

    • 著者名/発表者名
      Lizhong Mu, Daichi Kondo, Motochika Inoue, Toshihiro Kaneko, Harunori N.Yoshikawa, Farzam Zoueshtiagh, Ichiro Ueno
    • 雑誌名

      journal of Fluid Mechanics

      巻: 830

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Flow Patterns Induced by the Thermocapillary Effect and Resultant Structures of Suspended Particles in a Hanging Droplet2017

    • 著者名/発表者名
      Tomohiko Takakusagi, Ichiro Ueno
    • 雑誌名

      American Chemical Society

      巻: 33 ページ: 13197-13206

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Acceleration of the Macroscopic Contact Line of a Droplet Spreading on a Substrate after Interaction with a Particle2017

    • 著者名/発表者名
      Daichi Kondo, Lizhong Mu, Frederick de Miollis, Tetsuya Ogawa, Motochika Inoue, Toshihiro Kaneko, Takahira Tsukahara, Harunori N. Yoshikawa, Farzam Zoueshtiagh, Ichiro Ueno
    • 雑誌名

      International Journal of Microgravity Science and Application

      巻: 34, No.4

    • NAID

      130007771341

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Limit cycles for the motion of finite-size particles in axisymmetric thermocapillary flows in liquid bridges2017

    • 著者名/発表者名
      Francesco Romano, Hendrik C. Kuhlmann, Misa Ishimura, Ichiro Ueno
    • 雑誌名

      PHYSICS OF FLUIDS

      巻: 29 号: 9

    • DOI

      10.1063/1.5002135

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Laplace pressure versus Marangoni convection in photothermal manipulation of micro droplet2017

    • 著者名/発表者名
      N. Kazuno, T. Tsukahara, M. Motosuke
    • 雑誌名

      The European Physical Journal Special Topics

      巻: 226, No.6 ページ: 1337-1348

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Acceleration of macroscopic contact line induced by an interaction with a tiny particle on a smooth substrate2018

    • 著者名/発表者名
      Lizhong Mu, Tetsuya Ogawa, Daichi Kondo, Harunori N. Yoshikawa, Farzam Zoueshtiagh, Toshihiro Kaneko and Ichiro Ueno
    • 学会等名
      5th European Conference on Microfluidics (μFlu18)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spreading of a droplet accompanying with an interaction with a spherical particle settled on a smooth substrate2017

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Ogawa, Lizhong Mu, Toshihiro Kaneko, Harunori N. Yoshikawa, Farzam Zoueshtiagh, Ichiro Ueno
    • 学会等名
      Bulletin of the American Physical Society (APS) 62, 70th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental study on spatio-temporal behavior of a single particle forming a particle accumulation structure (PAS) in half-zone liquid bridge2017

    • 著者名/発表者名
      Takeru Oba, Ichiro Ueno, Toshihiro Kaneko
    • 学会等名
      Bulletin of the American Physical Society (APS) 62, 70th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Coalescence process of two droplets spreading on the horizontal smooth substrate2017

    • 著者名/発表者名
      Mayu Kiriki, Lizhong Mu, Toshihiro Kaneko, Ichiro Ueno
    • 学会等名
      Joint conf. 7th International Symposium on Physical Sciences in Space (ISPS-7) and 25th European Low Gravity Research Association Biennial Symposium and General Assembly (ELGRA-25)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photo-induced flows relevant to laser-based droplet manipulations2017

    • 著者名/発表者名
      T. Tsukahara
    • 学会等名
      8th International Conference and Exhibition on Lasers, Optics & Photonics (Optics2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Direct numerical simulation of thermocapillary-driven flow in a free liquid film with considering surface deformation2017

    • 著者名/発表者名
      K. Yamasaki, T. Tsukahara, and I. Ueno
    • 学会等名
      The 6th Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Two-dimensional direct numerical simulation of driving liquid column with photoresponsive surfactant2017

    • 著者名/発表者名
      K. Nitta, M. Muto, K. Yamamoto, M. Motosuke, and T. Tsukahara
    • 学会等名
      The 6th Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ液滴駆動へのラプラス圧と温度差マランゴニ対流による影響2016

    • 著者名/発表者名
      数野 信夫,塚原 隆裕,元祐 昌廣
    • 学会等名
      第94期日本機械学会流体工学部門講演会
    • 発表場所
      山口大学(山口県、宇部市)
    • 年月日
      2016-11-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Acceleration of macroscopic contact line of droplet spreading on a smooth substrate induced by interaction with a spherical particle2016

    • 著者名/発表者名
      Daichi Kondo, Lizhong Mu, Motochika Inoue, Farzam Zoueshtiagh, Ichiro Ueno
    • 学会等名
      11th Asian Microgravity Symp.
    • 発表場所
      北海道大学(北海道、札幌市)
    • 年月日
      2016-10-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantitative characterisation of formation process of the particle accumulation structure in the half-zone liquid bridge2016

    • 著者名/発表者名
      Aro Toyama, Misa Ishimura, Masakazu Gotoda, Toshihiro Kaneko, Ichiro Ueno
    • 学会等名
      11th Asian Microgravity Symp.
    • 発表場所
      北海道大学(北海道、札幌市)
    • 年月日
      2016-10-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental study on the finite-size particle behavior in a steady flow in a thermocapillary liquid bridge2016

    • 著者名/発表者名
      Misa Ishimura, Francesco Romano, Hendrik C. Kuhlmann, Ichiro Ueno
    • 学会等名
      8th Conf. International Marangoni Association (IMA8)
    • 発表場所
      Bad Honnef, Germany
    • 年月日
      2016-06-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct numerical simulation of dynamic behavior of liquid-gas interface after interaction with particle2016

    • 著者名/発表者名
      Motochika Inoue, Nobuo Kazuno, Lizhong Mu, Daichi Kondo, Takahiro Tsukahara, Toshihiro Kaneko, Farzam Zoueshtiagh, Ichiro Ueno
    • 学会等名
      8th Conf. International Marangoni Association (IMA8)
    • 発表場所
      Bad Honnef, Germany
    • 年月日
      2016-06-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 粒子との接触を伴う液体自由表面近傍流体挙動の直接数値解析2016

    • 著者名/発表者名
      井上 幹允,宮崎 祐輔,塚原 隆裕,母 立衆,金子 敏宏,上野 一郎
    • 学会等名
      第53回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      グランキューブ大阪(大阪府、大阪市)
    • 年月日
      2016-05-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] マイクロ液滴の界面張力駆動対流に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      数野 信夫,塚原 隆裕,元祐 昌廣
    • 学会等名
      第53回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      グランキューブ大阪(大阪府、大阪市)
    • 年月日
      2016-05-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-06-07  

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