| 研究課題/領域番号 |
20K20977
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分19:流体工学、熱工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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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)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | 表面張力差駆動対流 / コヒーレント構造 / 低ストークス数粒子 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，自由表面を有する閉空間内トポロジー対流場に微小な粒子群を付与した系を対象とする．表面張力差を駆動力とする対流場内に付与した低ストークス(St)数粒子が自発的に集合し，周方向に閉じた特異な粒子集合構造(PAS)が発現することが知られている．本研究では，Kolmogorov-Arnold-Moser(KAM)環状構造体と呼ばれるトポロジー対流場とコヒーレント構造の空間的位置関係，トポロジー対流場のアトラクタとしての低St数粒子への作用に注目し，コヒーレント構造の発現機構，トポロジー対流場と低St数粒子によるコヒーレント構造の時空間的相関の解明に挑戦する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，表面張力差を駆動力とする対流場内に付与した低ストークス（St）数粒子が自発的に集合し周方向に閉じた特異なコヒーレント構造を形成する現象に注目してきた．周方向波数m=1を有する対流場を対象とし，国際宇宙ステーションおよび地上実験で取得した結果について，コヒーレント構造の空間的定量化および発現条件を明らかにした．また，トポロジー対流場とコヒーレント構造を形成する低St粒子挙動間の相互関係を．さらに，自由液膜系における温度差マランゴニ駆動による対流場および含有粒子挙動に関する実験および数値解析を展開し，特に，複数のセル構造が発現する条件を実験および数値解析ともに見出した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
閉空間内対流場における秩序構造、さらにその対流場による微小粒子の集合・分散の制御を実現する。Kolmogorov-Arnold-Moser環状体と高い相関を有するコヒーレント構造の発現条件やその空間構造の定量化、コヒーレント構造を構成する微小粒子の時空間挙動の解明により学術的貢献に資するとともに、結晶成長過程における結晶核の集合・分散制御や、汚染源となる微小物体の効率的排除機構の開発等に貢献する。
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