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Mathematical model for self-propelled particle interacting through concentration field

自驱动粒子通过浓度场相互作用的数学模型

基本信息

批准号：
21H01004
负责人：
北畑裕之
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

昨年度行っていた、自己駆動する粒子（能動粒子）と単に濃度場の影響だけを受けて運動する粒子（受動粒子）が引力的相互作用を持ち、ペアになって運動する現象について、実験、シミュレーション、理論解析の結果をまとめた論文が、国際学術誌に公開された。さらに、円形領域の中に長方形形状の樟脳粒（界面活性を持つ物質を周囲に放出する）を浮かべた場合の運動について実験とシミュレーションで調査し、自己駆動力の違いによって、円形領域の中心で静止する状態、円形領域の中心を通り壁で反射する往復運動を示す状態、そして、円形領域の壁で跳ね返りながら星形多角形の軌道を描く状態へと遷移することを明らかにした。この結果は査読付き国際学術誌に公開されている。また、界面活性を持つ物質を放出する粒子を先に取り付けた棒を回転のみが可能なように中心位置を固定した場合の回転子について、2つ並べた時に濃度場の相互作用によって同期現象が起こることを見出した。また、1つの回転子が作る濃度場を解析的に求めることができたため、2つの回転子が十分に離れて配置されている弱い結合の極限においては、理論解析によりどのような同期モードが安定化するかを明らかにすることができた。この系においては、濃度場と回転子の運動を考えた数値計算により同期現象を再現でき、それにより得られる安定同期モードが理論解析と一致することを明らかにした。この結果は論文としてまとめ、現在国際学術誌に投稿中である。さらには、濃度場により運動する自己駆動液滴の実験系の解析も進め、その形状を対称性の観点から整理した。そして対称性を用いて記述する理論モデルと対比することで運動と変形の結合のメカニズムに迫った。また、それと同時に実験的に、レーザーシートを用いた流れ場の計測も進めた。

In the past year, the influence of the concentration field on the particles (active particles) and the particles (driven particles) in motion on the gravitational interaction was maintained, and the phenomenon of motion was analyzed. The results of theoretical analysis were published in the International Academic Journal.さらに、円形领域の中に长方形形状の樟脳粒(Interface activity is maintained when the substance is released). In the case of floating, the motion is investigated, the dynamic force is violated, the center of the circular field is stationary, the center of the circular field is reflected by the wall, the reciprocating motion is displayed, and the wall of the circular field jumps back and forth. The polygonal orbit is described in the state of migration. The results of this study were published in the International Journal of Science and Technology. The interaction of concentration field occurs when the center position is fixed, and when the interface activity is maintained, the particles are released first, and the rod is returned to the center. 1. The concentration field analysis of 1. The concentration field analysis of 2. The concentration field analysis of 1. The concentration field analysis of 2. The concentration field analysis of 1. The concentration field analysis of 1. The concentration field analysis of 2. The concentration field analysis of 1. The concentration field analysis of 2. The concentration field This system is based on the calculation of the number of particles in the concentration field, the reproduction of the synchronous phenomenon, the theoretical analysis and the consistency of the synchronous phenomenon. The results of this paper are now published in International Academic Journal. In addition, the concentration field, the motion of self-moving droplets, the analysis of the system, the shape and symmetry of the point, and the adjustment of the system. The theory of symmetry is described in detail in the paper. The flow of water is measured by the flow of water.