粘弾性体キャビテーションの時空間多重スケール解析を実現する非侵襲ハイブリッド計測

• 研究課題/領域番号: 25709008
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 安藤 景太 慶應義塾大学, 理工学部, 講師 (30639018)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 24,830千円 (直接経費: 19,100千円、間接経費: 5,730千円); 2016年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2015年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2014年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円); 2013年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
• キーワード: キャビテーション / 気泡核 / 物質移動 / 気泡力学 / レーザー誘起衝撃波 / 粘弾性体 / 流体工学 / 熱工学 / シミュレーション工学 / 非ニュートン流体

研究成果の概要

粘弾性体キャビテーションにおける多重スケール現象の解明を目的とした，実験・数値シミュレーション連成の非侵襲ハイブリッド計測法の開発を行った．ゼラチンゲルに対するパルスレーザーの集束照射によりマイクロ径の気泡核を生成し，溶存ガスの物質移動に基づき気泡核のサイズを制御した．生成した気泡核を起点とする単一キャビテーション気泡のミクロ観察から，ゲル粘弾性の定量評価を行った．さらに，ゲル中のレーザー誘起衝撃波と単一気泡との干渉により生じる負圧を利用したキャビテーション気泡群のマクロ観察を行った．圧縮性流体シミュレーションより構築した圧力場と実験観察の直接比較から，キャビテーション初生圧力を算定した．

研究成果

• [雑誌論文] 超音波キャビテーション気泡の力学の基礎と応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 安藤景太
  • 雑誌名: 学術の動向 巻: 22 ページ: 32-37
  • NAID: 130005712452
• [雑誌論文] One-way-coupling simulation of cavitation accompanied by high-speed droplet impact (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Kondo and K. Ando
  • 雑誌名: Physics of Fluids 巻: 28 号: 3
  • DOI: 10.1063/1.4942894
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Water's tensile strength measured using an optofluidic chip (2015)
  • 著者名/発表者名: Z. G. Li, S. Xiong, L. K. Chin, K. Ando, J. B. Zhang, and A. Q. Liu
  • 雑誌名: Lab on a Chip 巻: 15 号: 10 ページ: 2158-2161
  • DOI: 10.1039/c5lc00048c
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Linear oscillation of gas bubbles in a viscoelastic material under ultrasound irradiation (2015)
  • 著者名/発表者名: F. Hamaguchi and K. Ando
  • 雑誌名: Physics of Fluids 巻: 27 号: 11
  • DOI: 10.1063/1.4935875
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Estimation of mechanical properties of gelatin using a microbubble under acoustic radiation force (2015)
  • 著者名/発表者名: E. Shirota and K. Ando
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 656 ページ: 012001-012001
  • DOI: 10.1088/1742-6596/656/1/012001
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cloud cavitation induced by shock-bubble interaction in a viscoelastic solid (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Oguri and K. Ando
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 656 ページ: 012032-012032
  • DOI: 10.1088/1742-6596/656/1/012032
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Droplet generation via a single bubble transformation in a nanofluidic channel (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Xiong, L. K. Chin, K. Ando, T. Tandiono, A. Q. Liu, and C. D. Ohl
  • 雑誌名: Lab on a Chip 巻: 15 号: 6 ページ: 1451-1457
  • DOI: 10.1039/c4lc01184h
  • 査読あり
• [雑誌論文] The fast dynamics of cavitation bubbles within water confined in elastic solids (2014)
  • 著者名/発表者名: O. Vincent, P. Marmottant, S. R. Gonzalez-Avila, K. Ando, and C. D. Ohl
  • 雑誌名: Soft Matter 巻: 10 号: 10 ページ: 1455-1461
  • DOI: 10.1039/c3sm52697f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nucleating bubble clouds with a pair of laser-induced shocks and bubbles (2013)
  • 著者名/発表者名: P. A. Quinto-Su and K. Ando
  • 雑誌名: Journal of Fluid Mechanics 巻: 733
  • DOI: 10.1017/jfm.2013.456
  • 査読あり
• [学会発表] Cavitation induced by shock-microbubble interaction in a viscoelastic material (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Oguri and K. Ando
  • 学会等名: International Symposium on Micro-Nano Science and Technology 2016, Japan Society of Mechanical Engineers
  • 発表場所: Tokyo (Japan)
  • 年月日: 2016-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] ゼラチンゲルにおけるレーザー誘起ガス気泡の成長および崩壊 (2016)
  • 著者名/発表者名: 安藤景太，中村信之
  • 学会等名: キャビテーションに関するシンポジウム（第18回）
  • 発表場所: 九州大学医学部・百年講堂（福岡県・福岡市）
  • 年月日: 2016-12-08
• [学会発表] Growth and collapse of laser-induced bubbles in gas-supersaturated gelatin gels (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Ando and N. Nakamura
  • 学会等名: 69th Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics, American Physical Society
  • 発表場所: Portland (USA)
  • 年月日: 2016-11-20
  • 国際学会
• [学会発表] Diffusion-driven growth of a spherical gas bubble in gelatin gels supersaturated with air (2016)
  • 著者名/発表者名: E. Shirota and K. Ando
  • 学会等名: 69th Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics, American Physical Society
  • 発表場所: Portland (USA)
  • 年月日: 2016-11-20
  • 国際学会
• [学会発表] 衝撃波と気泡の干渉によるゼラチンゲルのキャビテーション初生 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小栗良太，安藤景太
  • 学会等名: 日本機械学会・第94期流体工学部門講演会
  • 発表場所: 山口大学・常盤キャンパス（山口県・宇部市）
  • 年月日: 2016-11-12
• [学会発表] ガス過飽和ゼラチンゲルにおける球形気泡の準静的成長 (2016)
  • 著者名/発表者名: 城田恵理子，安藤景太
  • 学会等名: 日本機械学会・第94期流体工学部門講演会
  • 発表場所: 山口大学・常盤キャンパス（山口県・宇部市）
  • 年月日: 2016-11-12
• [学会発表] 超音波照射下の粘弾性体における球形気泡の力学に関する理論および実験 (2016)
  • 著者名/発表者名: 安藤景太
  • 学会等名: 第25回ソノケミストリー討論会
  • 発表場所: 富山大学・五福キャンパス（富山県・富山市）
  • 年月日: 2016-10-21
  • 招待講演
• [学会発表] 物質拡散による気泡核のサイズ制御と超音波キャビテーションの可視化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 安藤景太
  • 学会等名: 日本機械学会・RC270：流れの知的制御とそれを実現するための先進計測法に関する研究分科会
  • 発表場所: 北海道大学・札幌キャンパス（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-08-29
  • 招待講演
• [学会発表] 粘弾性体における球形ガス気泡の線形振動に関する実験 (2016)
  • 著者名/発表者名: 安藤景太，浜口文弥
  • 学会等名: 混相流シンポジウム2016
  • 発表場所: 同志社大学・今出川キャンパス（京都府・京都市）
  • 年月日: 2016-08-08
• [学会発表] 粘弾性体中のキャビテーション気泡とガス気泡の干渉に関する実験 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村信之，安藤景太
  • 学会等名: 混相流シンポジウム2016
  • 発表場所: 同志社大学・今出川キャンパス（京都府・京都市）
  • 年月日: 2016-08-08
• [学会発表] 超音波照射下の粘弾性体における気泡力学の基礎とその医療応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 安藤景太
  • 学会等名: 第2回理論応用力学シンポジウム
  • 発表場所: 日本学術会議講堂（東京都・港区）
  • 年月日: 2016-03-08
  • 招待講演
• [学会発表] Estimation of mechanical properties of gelatin using a microbubble under acoustic radiation force (2015)
  • 著者名/発表者名: E. Shirota and K. Ando
  • 学会等名: 9th International Symposium on Cavitation (CAV 2015)
  • 発表場所: Lausanne (Switzerland)
  • 年月日: 2015-12-06
  • 国際学会
• [学会発表] Cloud cavitation induced by shock-bubble interaction in a viscoelastic solid (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Oguri and K. Ando
  • 学会等名: 9th International Symposium on Cavitation (CAV 2015)
  • 発表場所: Lausanne (Switzerland)
  • 年月日: 2015-12-06
  • 国際学会
• [学会発表] Experimental technique for observing free oscillation of a spherical gas bubble in highly viscous liquids (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Nakajima and K. Ando
  • 学会等名: 68th Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics (APS/DFD)
  • 発表場所: Bostan (USA)
  • 年月日: 2015-11-22
  • 国際学会
• [学会発表] 高粘性液体中のレーザー誘起ガス気泡の自由振動 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中嶋剛大，安藤景太
  • 学会等名: 日本機械学会・第93期流体工学部門講演会
  • 発表場所: 東京理科大学・葛飾キャンパス（東京都・葛飾区）
  • 年月日: 2015-11-07
• [学会発表] 高速液滴衝突に付随したキャビテーションに関するOne-way-coupling解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 近藤智貴，安藤景太
  • 学会等名: 日本機械学会・第93期流体工学部門講演会
  • 発表場所: 東京理科大学・葛飾キャンパス（東京都・葛飾区）
  • 年月日: 2015-11-07
• [学会発表] Numerical study of cavitation and water-hammer erosion caused by high-speed droplet impact (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Kondo and K. Ando
  • 学会等名: 13th Asian International Conference on Fluid Machinery (AICFM 2015)
  • 発表場所: 早稲田大学・早稲田キャンパス（東京都・新宿区）
  • 年月日: 2015-09-07
  • 国際学会
• [学会発表] 気泡を用いた音響放射法による粘弾性体の力学特性評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 城田恵理子，安藤景太
  • 学会等名: 混相流シンポジウム2015
  • 発表場所: 高知工科大学・香美キャンパス（高知県・香美市）
  • 年月日: 2015-08-04
• [学会発表] 粘弾性体中における衝撃波と気泡の干渉に付随するキャビテーション (2015)
  • 著者名/発表者名: 小栗良太，安藤景太
  • 学会等名: 混相流シンポジウム2015
  • 発表場所: 高知工科大学・香美キャンパス（高知県・香美市）
  • 年月日: 2015-08-04
• [学会発表] 高粘性流体中における球形衝撃波伝播の数値解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮内智史，安藤景太
  • 学会等名: 平成26年度衝撃波シンポジウム
  • 発表場所: 伊香保温泉（群馬県渋川市）
  • 年月日: 2015-03-09 – 2015-03-11
• [学会発表] Linearized dynamics of gas bubbles in gelatin under ultrasound forcing (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ando and F. Hamaguchi
  • 学会等名: Meeting of the Institute of Physics Singapore (IPS Meeting 2015)
  • 発表場所: Singapore (Singapore)
  • 年月日: 2015-03-04 – 2015-03-06
• [学会発表] Translation of a microbubble interacting with megasonic waves in viscoelastic media (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ando, E. Shirota, and F. Hamaguchi
  • 学会等名: Meeting of the Institute of Physics Singapore (IPS Meeting 2015)
  • 発表場所: Singapore (Singapore)
  • 年月日: 2015-03-04 – 2015-03-06
• [学会発表] Cavitation resulting from shock-bubble interaction in viscoelastic media (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ando, R. Oguri, and T. Oda
  • 学会等名: Meeting of the Institute of Physics Singapore (IPS Meeting 2015)
  • 発表場所: Singapore (Singapore)
  • 年月日: 2015-03-04 – 2015-03-06
• [学会発表] Role of viscoelasticity in the dynamics of a collapsing gas bubble in gelatin (2014)
  • 著者名/発表者名: F. Hamaguchi and K. Ando
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Multiscale Multiphase Process Engineering (MMPE 2014)
  • 発表場所: Hamburg (Germany)
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-27
• [学会発表] 粘弾性体中の物質拡散による気泡の成長と収縮 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浜口文弥，安藤景太
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2014
  • 発表場所: 東北大学・川内北キャンパス（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2014-09-15 – 2014-09-17
• [学会発表] Effect of viscoelasticity on spherical bubble dynamics under ultrasound irradiation (2014)
  • 著者名/発表者名: F. Hamaguchi and K. Ando
  • 学会等名: 17th U.S. National Congress on Theoretical & Applied Mechanics (USNCTAM-2014)
  • 発表場所: East Lansing, MI (USA)
  • 年月日: 2014-06-15 – 2014-06-20
• [学会発表] The inception and collapse of cloud cavitation in sConference hock-structure interaction problems (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Ando
  • 学会等名: 8th International Conference on Multiphase Flow (ICMF 2013)
  • 発表場所: Jeju, Korea
• [学会発表] Bubble cloud nucleation induced by the interaction between multiple laser-induced shocks and bubbles (2013)
  • 著者名/発表者名: P. A. Quinto-Su and K. Ando
  • 学会等名: 66th Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics, American Physical Society (APS)
  • 発表場所: Pittsburgh, PA, USA
• [学会発表] レーザー誘起衝撃波と気泡の干渉による水中キャビテーションの初生 (2013)
  • 著者名/発表者名: 安藤景太
  • 学会等名: 日本流体力学会年会
  • 発表場所: 東京農工大学（小金井キャンパス）
• [学会発表] キャビテーション初生に関する基礎的研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 安藤景太
  • 学会等名: 特別会員交流会，ターボ機械協会
  • 発表場所: 早稲田大学（西早稲田キャンパス）
• [備考] 研究室webページ
  • URL: http://www.kando.mech.keio.ac.jp/pub.html