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2011 年度 研究成果報告書

界面物理現象の詳細解析による流れのマルチスケール性の解明

研究課題

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研究課題/領域番号 21246033
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 流体工学
研究機関東京大学

研究代表者

松本 洋一郎  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (60111473)

研究分担者 高木 周  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30272371)
杉山 和靖  東京大学, 大学院・工学系研究科, 特任准教授 (50466786)
杵淵 郁也  東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (30456165)
小笠原 紀行  大阪府立大学, 工学研究科, 助教 (00552184)
一柳 満久  上智大学, 理工学部, 助教 (00584252)
竹内 伸太郎  大阪大学, 大学院・工学研究科, 准教授研究員 (50372628)
葭仲 潔  独立行政法人産業技術研究所, ヒューマンライフテクノロジー研究部門, 研究員 (90358341)
研究期間 (年度) 2009 – 2011
キーワード流体工学 / 混相流 / 表面・界面活性 / 気泡 / マイクロ流体
研究概要

以下の4つの項目について成果が得られた.
(1)分子動力学シミュレーションの結果を直接利用して,粗視化粒子による散逸粒子動力学シミュレーションのための数理モデルを新たに構築した.(2)面活性剤が気泡の3次元運動に与える影響に関して,詳細な実験を通して気泡運動のモデリングを行った.(3)気泡の合体・反発に対する表面活性剤の影響を評価するため,境界適合格子を利用した詳細な数値計算を実施し、気泡が反発するには活性剤吸着によるマランゴニ効果と界面変形の影響が重要であることを示した.(4)マイクロバブル生成用に特化した形状のマイクロチャネルを設計し,直径6 mのマイクロバブルの生成に成功した.さらに,高速マイクロPIV新たな計測システムを構築し,気泡生成に重要となる知見を得た。また,将来のDDS利用に向けて,有機相をコーティングするための新しいチャネルを開発し,気泡表面に有機相をコーティングすることに成功した.

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2012 2011 2010 2009

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] 界面活性剤溶液中を3次元運動する単一気泡の挙動(第2報:準定常運動する気泡に働く力とスリップ条件)2012

    • 著者名/発表者名
      田川義之, 舟久保亜美, 高木周, 松本洋一郎
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集B編

      巻: 78巻788号 ページ: 723-733

    • 査読あり
  • [雑誌論文] フロント・トラッキング法を用いた自由界面と剛体壁における単一気泡の反発現象の解析2012

    • 著者名/発表者名
      大山峻幸, 伊井仁志, 杉山和靖, 竹内伸太郎, 高木周, 松本洋一郎
    • 雑誌名

      混相流

      巻: 26巻1号 ページ: 60-67

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface instability of an encapsulated bubbleinduced by an ultrasonic pressure wave2011

    • 著者名/発表者名
      Yunqiao Liu, Kazuyasu Sugiyama, Shitake, Yoichiro Matsumoto
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Mechanics

      巻: Vol.691 ページ: 315-340

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical Study on the Shape Oscillation of an Encapsulated Microbubble in Ultrasound2011

    • 著者名/発表者名
      Yunqiao Liu, Kazuyasu Sugiyama, Shitake, Yoichiro Matsumoto
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: Vol.23, No.4 ページ: 041904

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 非平衡分子動力学法を用いた親水性末端基を有する自己組織化膜と水の界面熱抵抗の解析2010

    • 著者名/発表者名
      川口暢, 菊川豪太, 杵淵郁也, 八束真一, 小原拓, 松本洋一郎
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集C編

      巻: 76巻768号 ページ: 1936-1938

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 界面活性剤溶液中を3次元運動する単一気泡の挙動2010

    • 著者名/発表者名
      田川義之, 舟久保亜美, 高木周, 松本洋一郎
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集B編

      巻: 76巻771号 ページ: 1785-1792

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An immersed boundary method for restricted diffusion with permeable interfaces2009

    • 著者名/発表者名
      Huaxiong Huang, Kazuyasu Sugiyama, Shu Takagi
    • 雑誌名

      Journal of Computational Physics

      巻: Vol.228 ページ: 5317-5322

    • 査読あり
  • [学会発表] High-speedμ-PTV study of microbubble generation in microfluidic T-junction2010

    • 著者名/発表者名
      Ryoji Miyazaki, Toshiyuki Ogasawara, Mitsuhisa Ichiyanagi, Shu Takagi, Yoichiro Matsumoto
    • 学会等名
      The 63rdAnnual Meeting of the Division of Fluid Mechanics
    • 発表場所
      Long Beach, California, USA
    • 年月日
      2010-11-22
  • [学会発表] An investigation of nucleation-glowth of bubbles using molecular dynamics simulation2010

    • 著者名/発表者名
      Taiga Komatsu, Shinchi Tsuda, Shitake, Yoichiro Matsumoto
    • 学会等名
      The 63rd Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics
    • 発表場所
      Long Beach, California, USA
    • 年月日
      2010-11-21
  • [学会発表] Change of Redependency of single bubble 3D motion by slip condition in surfactant solution2009

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Tagawa, Ami Funakubo, Shitake, Yoichiro Matsumoto
    • 学会等名
      APS/Division of Fluid Dynamics 62nd Annual Meeting
    • 発表場所
      Minneapolis, USA
    • 年月日
      2009-11-23
  • [学会発表] Influence of surfactant on single bubble motion and bubbly flow structure2009

    • 著者名/発表者名
      Yoichiro Matsumoto, Yoshiyuki Tagawa, Toshiyuki Ogasawara, Shu Takagi
    • 学会等名
      5th European-Japanese Two-Phase Flow Group Meeting
    • 発表場所
      Spoleto, Italy
    • 年月日
      2009-09-21
  • [学会発表] 静止水中を上昇する気泡の3次元挙動に対する界面活性剤の影響2009

    • 著者名/発表者名
      田川義之,舟久保亜美,高木周,松本洋一郎
    • 学会等名
      日本混相流学会年会講演会2009
    • 発表場所
      熊本大学,熊本
    • 年月日
      2009-08-09
  • [学会発表] ベンチュリ管におけるマイクロバブル生成機構の解明,混相流学会年会講演会20092009

    • 著者名/発表者名
      小松大河,橋口和弘,高木周,松本洋一郎
    • 学会等名
      混相流学会年会講演会2009
    • 発表場所
      熊本大学,熊本
    • 年月日
      2009-08-09
  • [学会発表] 界面活性剤水溶液中における単一気泡の3次元挙動解析2009

    • 著者名/発表者名
      田川義之,舟久保亜美,高木周,松本洋一郎
    • 学会等名
      第58回理論応用力学講演会
    • 発表場所
      日本学術会議,東京
    • 年月日
      2009-06-11

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公開日: 2013-07-31  

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