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シミュレーションによる流体力学的相互作用を含む任意形状をした粒子の解析

研究課題

研究課題/領域番号 25800238
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
研究機関山形大学

研究代表者

牧野 真人  山形大学, 大学院理工学研究科, 助教 (10649172)

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 *注記
3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2014年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード微小流動 / 任意形状粒子 / ブラウン運動 / キラリティ / 分離 / シミュレーション / 解析解 / プロペラ / フォッカープランク方程式 / 回転電場 / 単純せん断流 / プロペラ状粒子 / ストークス流体 / 粒子分散系 / 流体力学的相互作用 / 流体的相互作用
研究成果の概要

流体力学的相互作用を含むシミュレーションを行った。主に2次元で流路内でキラリティを持つ粒子が相互作用する系を調べた。
また、球状粒子の分散系が円柱の管の中を沈降していくシミュレーションも行った。管を傾けると沈降速度が増加するボイコット効果が確認できた。
一般形状をした粒子の動力学に関しては、シミュレーションも大事であるが、十分に解析研究もされていない。そのため、フォッカープランク方程式に基づいて、回転電場におけるプロペラ状粒子の振る舞いを調べ、キラリティに応じて移動方向が異なり、キラリティに応じた分離の方法を考えた。

報告書

(5件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2017 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 8件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 3D printing of police whistles for STEM education2017

    • 著者名/発表者名
      Masato Makino, Kodai Suzuki, Kyuichiro Takamatsu, Atsuki Shiratori, Azusa Saito, Kazuyuki Sakai and Hidemitsu Furukawa
    • 雑誌名

      Microsystem Technologies

      巻: - 号: 1 ページ: 745-748

    • DOI

      10.1007/s00542-017-3393-x

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Evaporation of droplets: the effect of interaction between droplets and the existence of obstacles2017

    • 著者名/発表者名
      Muhamad Firdaus bin Daud, Kyuuichiro Takamatsu, Masato Makino and Hidemitsu Furukawa
    • 雑誌名

      Microsystem Technologies

      巻: - 号: 1 ページ: 739-744

    • DOI

      10.1007/s00542-017-3391-z

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Analysis of deposition modeling by particle method simulation2016

    • 著者名/発表者名
      Masato Makino, Daisuke Fukuzawa, Takahiro Murashima, Masaru Kawakami and Hidemitsu Furukawa
    • 雑誌名

      Microsystem Technologies

      巻: - 号: 5 ページ: 1177-1181

    • DOI

      10.1007/s00542-016-3047-4

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Separation of chiral particles in a rotating electric field2016

    • 著者名/発表者名
      Masao Doi and Masato Makino
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 28 号: 9 ページ: 093302-093302

    • DOI

      10.1063/1.4962411

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Inertial migration of a spherical particle in laminar square channel .ows from low to high Reynolds numbers2015

    • 著者名/発表者名
      Naoto Nakagawa, Takuya Yabu, Ryoko Otomo, Atsushi Kase,Masato Makino, Tomoaki Itano and Masako Sugihara-Seki
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Mechanics

      巻: 779 ページ: 776-793

    • DOI

      10.1017/jfm.2015.456

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 3Dプリンターが拓く新しい物理学の可能性2015

    • 著者名/発表者名
      古川英光、川上勝、牧野真人、齊藤梓
    • 雑誌名

      日本物理学会誌

      巻: 70 ページ: 625-630

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Simulation of binary dispersion system of droplets with size and surface tension difference under Couette flow2014

    • 著者名/発表者名
      Masato Makino, Masako Sugihara-Seki
    • 雑誌名

      Journal of Biorheology

      巻: 28 号: 1 ページ: 7-10

    • DOI

      10.17106/jbr.28.7

    • NAID

      130004709219

    • ISSN
      1867-0466, 1867-0474
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Segregation of large and small droplets suspended in Poiseuille flow2014

    • 著者名/発表者名
      Masato Makino and Masako Sugihara-Seki
    • 雑誌名

      Theoretical and Applied Mechanics Japan

      巻: 62 ページ: 69-78

    • NAID

      130004463876

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Segregation by size difference in binary suspensions of fluid droplets in channel flow2013

    • 著者名/発表者名
      Makino, M., Sugihara-Seki, M
    • 雑誌名

      Biorheology

      巻: 50 号: 3-4 ページ: 149-163

    • DOI

      10.3233/bir-130638

    • NAID

      120005687685

    • URL

      http://hdl.handle.net/10112/7853

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Masato Makino, Azusa Saito, Mai Kodama, Kyuuichiro Takamatsu, Hideaki Tamate, Kazuyuki Sakai, Masato Wada, Ajit Khosla, Masaru Kawakami, Hidemitsu Furukawa2017

    • 著者名/発表者名
      3D printing in social education:Eki-Fab and student PBL
    • 学会等名
      Smart Structures/NDE, SPIE
    • 発表場所
      Portland Marriott Downtown Waterfront hotel,ポートランド (アメリカ合衆国)
    • 年月日
      2017-03-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Masato Makino, Daisuke Fukuzawa, Takahiro Murashima and Hidemitsu Furukawa2017

    • 著者名/発表者名
      Simulation of 3D food printing extrusion and deposition
    • 学会等名
      Smart Structures/NDE, SPIE
    • 発表場所
      Portland Marriott Downtown Waterfront hotel,ポートランド (アメリカ合衆国)
    • 年月日
      2017-03-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamics of the Propeller-Like Particles in Simple Shear Flow and Rotating Electric Field2017

    • 著者名/発表者名
      Masato Makino and Masao Doi
    • 学会等名
      International Workshop on Computational Soft-Matter Physics
    • 発表場所
      Yamagata University
    • 年月日
      2017-01-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3D Printer for Education in Eki-Fab2016

    • 著者名/発表者名
      Masato Makino, Mai Kodama, Kyuuichiro Takamatsu, Hideaki Tamate, Azusa Saito, Kazuyuki Sakai, Masaru Kawakami and Hidemitsu Furukawa
    • 学会等名
      The 3rd Joint Symposium of Donghua University and Yamagata University
    • 発表場所
      Donghua University, 上海(中国)
    • 年月日
      2016-10-31
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Chiral Separation of Propeller-Like Particles in Shear Flow and Rotating Electric Field2016

    • 著者名/発表者名
      Masato Makino and Masao Doi
    • 学会等名
      The 4th International Conference on Smart Systems Engineering 2016
    • 発表場所
      Yamagata University
    • 年月日
      2016-10-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3Dプリンターによる物理の学習2016

    • 著者名/発表者名
      牧野真人
    • 学会等名
      第65回高分子討論会
    • 発表場所
      神奈川大学
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 回転電場によるプロペラ状粒子の運動2016

    • 著者名/発表者名
      牧野真人、土井正男
    • 学会等名
      第20回関西大学先端科学技術シンポジウム
    • 発表場所
      関西大学100周年記念会館,大阪府吹田市
    • 年月日
      2016-01-21
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 3Dプリンターの物理教育への適用“と”キラリティを持つ物体の流体力学2016

    • 著者名/発表者名
      牧野真人
    • 学会等名
      JACI先端化学・材料技術部会 コンピュータケミストリ分科会 講演会
    • 発表場所
      新化学技術推進協会会議室,東京都
    • 年月日
      2016-01-18
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] igital Fabrication Space “Eki-Fab2016

    • 著者名/発表者名
      Masato Makino, Mai Kodama, Kyuuichiro Takamatsu, Hideaki Tamate, Azusa Saito, Kazuyuki Sakai, Masaru Kawakami and Hidemitsu Furukawa
    • 学会等名
      The 4th International Conference on Smart Systems Engineering 2016
    • 発表場所
      Yamagata University
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 物理、ソフトマターにおける3Dプリンターの活用2015

    • 著者名/発表者名
      牧野真人
    • 学会等名
      第5回ソフトマター研究会
    • 発表場所
      東北大学理学研究科, 宮城県仙台市
    • 年月日
      2015-12-17
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 回転電場におけるダイポール及びキラリティを持つプロペラ粒子2015

    • 著者名/発表者名
      牧野真人、土井正男
    • 学会等名
      第5回ソフトマター研究会
    • 発表場所
      東北大学理学研究科, 宮城県仙台市
    • 年月日
      2015-12-17
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] プロペラ状粒子とカイラルパラメータ2015

    • 著者名/発表者名
      牧野真人
    • 学会等名
      Mesoscale Dynamics on Interface (MDOI2015)
    • 発表場所
      名古屋大学工学部,愛知県名古屋市
    • 年月日
      2015-12-04
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 回転電場におけるキラリティを持つ粒子分散系の分離に関する理論2015

    • 著者名/発表者名
      牧野真人 土井正男
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2015
    • 発表場所
      東京工業大学 大岡山キャンパス, 東京
    • 年月日
      2015-09-26
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 回転電場を用いたキラリティを持つ粒子の分離の理論2015

    • 著者名/発表者名
      牧野真人 土井正男
    • 学会等名
      第63回レオロジー討論会
    • 発表場所
      神戸大学工学部, 兵庫県神戸市
    • 年月日
      2015-09-23
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Simulation of the dispersion of two kinds of droplets under Couette flow2015

    • 著者名/発表者名
      Masato Makino
    • 学会等名
      15th International Congress of Biorheology and 8th International Conference on Clinical Hemorheology
    • 発表場所
      Korea University, Seoul, Korea
    • 年月日
      2015-05-24
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 粒子法による3Dプリンターの積層解析2015

    • 著者名/発表者名
      牧野真人、福澤大輔、村島隆浩、川上勝、古川英光
    • 学会等名
      プラスチック成形加工学会 第26回年次大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀, 東京都
    • 年月日
      2015-05-03
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 重力下における粒子分散系2015

    • 著者名/発表者名
      牧野真人
    • 学会等名
      第19回関西大学先端科学技術シンポジウム
    • 発表場所
      関西大学100周年記念会館
    • 年月日
      2015-01-23
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] ソフトマターシミュレーションの3Dプリンタによる可視化、可触化2015

    • 著者名/発表者名
      牧野真人
    • 学会等名
      第4回ソフトマター研究会
    • 発表場所
      名古屋大学 東山キャンパス
    • 年月日
      2015-01-07
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 円管内の球状粒子の沈降2014

    • 著者名/発表者名
      牧野真人
    • 学会等名
      第28回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      仙台市民会館
    • 年月日
      2014-11-13
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] テニスラケットの定理と沈降2014

    • 著者名/発表者名
      牧野真人
    • 学会等名
      日本機械学会 2013年度年次大会
    • 発表場所
      東京電機大学 東京千住キャンパス
    • 年月日
      2014-09-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Simulation of Particle Dispersion in Tube under Gravity Field2014

    • 著者名/発表者名
      Masato Makino
    • 学会等名
      2014 International Conference on Materials and Processing
    • 発表場所
      Cobo center, Detroit, USA
    • 年月日
      2014-06-09
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 大きさの異なる液滴のマージネーションのシミュレーション

    • 著者名/発表者名
      牧野真人、関眞佐子
    • 学会等名
      第36回日本バイオレオロジー学会年会
    • 発表場所
      九州大学西新プラザ
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] タテだけでなくヨコも -大きさの異なる液滴分散系

    • 著者名/発表者名
      牧野真人、関眞佐子
    • 学会等名
      日本機械学会 2013年度年次大会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 大きさ、表面張力の異なる液滴の2分散系のシミュレーション

    • 著者名/発表者名
      牧野真人、関眞佐子
    • 学会等名
      日本流体力学会 年会2013
    • 発表場所
      東京農工大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 格子ボルツマン-フロントラッキング法.による粒子分散系のシミュレータ

    • 著者名/発表者名
      牧野真人
    • 学会等名
      第61回レオロジー討論会
    • 発表場所
      山形大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Particle Dispersion Simulator for Gel Printer

    • 著者名/発表者名
      Masato Makino, Md. Hasnat Kabir, Jin Gong and Hidemitsu Furukawa
    • 学会等名
      HERMEC'2013
    • 発表場所
      Rio-all suite hotel, Las Vegas,アメリカ合衆国
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 重力下における流体力学あれこれ

    • 著者名/発表者名
      牧野真人
    • 学会等名
      第3回ソフトマター研究会
    • 発表場所
      首都大学東京
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 分散系の側方移動や縁取り効果のシミュレーション

    • 著者名/発表者名
      牧野真人、関眞佐子
    • 学会等名
      第18回関西大学先端科学技術シンポジウム
    • 発表場所
      関西大学100周年記念会館
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Lateral migration of particles in the Newtonian fluid

    • 著者名/発表者名
      Masato Makino
    • 学会等名
      2014 Smart Structures/NDE
    • 発表場所
      Town & Country Resort and Convention Center, San Diego,アメリカ合衆国
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [備考] SWEL (古川研究室ホームページ)

    • URL

      http://swel.yz.yamagata-u.ac.jp/wp/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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