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2023 年度 実績報告書

メソフルイド分散系の非平衡直接数値シミュレーション

研究課題

研究課題/領域番号 20H00129
研究機関京都大学

研究代表者

山本 量一  京都大学, 工学研究科, 教授 (10263401)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワードソフトマター / シミュレーション / 流体力学 / 直接数値計算 / コロイド分散系
研究実績の概要

ソフトマターとは,柔らかく複雑な内部構造を持つ物質の総称である.本研究では,特にシミュレーションの難易度が高い「メソフルイド分散系」を対象に,これまで比較的単純な粒子分散系に対して構築してきたシミュレーション手法を大幅に改善することで,i)メソスケール(濃度分布,界面,流動など)のダイナミクスを物理的に矛盾しない基礎方程式に基づいて計算するための直接数値シミュレーション手法を構築し,ii)それを使用した強力で適用性の高い直接数値シミュレーションソフトウェアを開発することを目指している.これらの目標を達成するためには,注目するメソスケールの時間変化を捉えるための直接数値シミュレーション手法の開発が不可欠である.本研究では,手法の構築だけでなく,第三者が利用できるようなソフトウェアを開発・公開することで,ソフトマター分野における計算科学の社会実装を目指した.研究スタッフ1名の雇用を継続し,これまでに導入した並列計算機やワークステーションを使用し,大規模シミュレーションのデータ解析と可視化を実施して,当該分野で評価の高い,Physics of Fluids,Physical Review E,Soft Matter,PLOS ONE,などの各誌に論文6報を出版すると同時に,対面型を含む多数の国際会議・国内会議において研究成果の発表を行った.2023年10月には,メソフルイド分散系の直接数値計算を実施するためのソフトウェアの最新版として「KAPSEL-5.10」のリリースを行った.第三者の利用を容易にするために,100ページを超える日本語と英語のユーザーマニュアルの更新版も同時に公開した.

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 5件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 6件、 招待講演 5件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] University of Warwick(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Warwick
  • [国際共同研究] Universite´de Montpellier(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Universite´de Montpellier
  • [雑誌論文] Dynamics of microswimmers near a liquid?liquid interface with viscosity difference2023

    • 著者名/発表者名
      Feng Chao、Molina John J.、Turner Matthew S.、Yamamoto Ryoichi
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 35 ページ: 051903-1~13

    • DOI

      10.1063/5.0148008

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dynamics of a Model Microswimmer in the Vicinity of a Liquid Droplet2023

    • 著者名/発表者名
      Feng Chao、Molina John J.、Yamamoto Ryoichi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 92 ページ: 074802-1~6

    • DOI

      10.7566/JPSJ.92.074802

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct numerical simulations of a microswimmer in a viscoelastic fluid2023

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Takuya、Jung Gerhard、Matsuoka Yuki、Nakayama Yasuya、Molina John J.、Yamamoto Ryoichi
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 19 ページ: 7109~7121

    • DOI

      10.1039/D3SM00600J

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Learning to swim efficiently in a nonuniform flow field2023

    • 著者名/発表者名
      Sankaewtong Krongtum、Molina John J.、Turner Matthew S.、Yamamoto Ryoichi
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 107 ページ: 065102-1~11

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.107.065102

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Rational social distancing in epidemics with uncertain vaccination timing2023

    • 著者名/発表者名
      Schnyder Simon K.、Molina John J.、Yamamoto Ryoichi、Turner Matthew S.
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 18 ページ: e0288963-1~19

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0288963

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Rational social distancing policy during epidemics with limited healthcare capacity2023

    • 著者名/発表者名
      Schnyder Simon K.、Molina John J.、Yamamoto Ryoichi、Turner Matthew S.
    • 雑誌名

      PLOS Computational Biology

      巻: 19 ページ: e1011533-1~24

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1011533

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Direct numerical simulations of active particles with fully resolved hydrodynamics2024

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Yamamoto
    • 学会等名
      Advanced core-to-core network for the physics of self-organizing active matter, workshop in Wenzhou
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Simulations of hydrodynamically interacting particles2024

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Yamamoto
    • 学会等名
      JNCASR - CECAM Conference - MD@60
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Direct Numerical Simulations (DNS)of active particles in complex environments2023

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Yamamoto
    • 学会等名
      New statistical physics in living matter: non equilibrium states under adaptive control, Workshop at the Isaac Newton Institute for Mathematical Sciences
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dynamics of microswimmers in complex media: influence of interface or viscoelasticity2023

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Yamamoto
    • 学会等名
      StatPhysHK 2023: A Satellite Meeting of The XXVIII IUPAP International Conference on Statistical Physics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Direct numerical simulations (DNS) of active particles with fully resolved hydrodynamics2023

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Yamamoto
    • 学会等名
      28th International Conference on Statistical Physics, Statphys28
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct numerical simulations (DNS) of active particles with fully resolved hydrodynamics2023

    • 著者名/発表者名
      Kenta Ogawa
    • 学会等名
      28th International Conference on Statistical Physics, Statphys28
    • 国際学会
  • [学会発表] KAPSELによる粒子分散系の直接数値シミュレーション2023

    • 著者名/発表者名
      山本量一
    • 学会等名
      OCTA20周年記念講演会
    • 招待講演
  • [備考] Soft Matter Engineering Lab.

    • URL

      https://sm.cheme.kyoto-u.ac.jp/

  • [備考] KAPSEL-5 HP

    • URL

      https://kapsel-dns.com/v5/

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公開日: 2024-12-25  

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