Development of mathematical model of network-type convective heat transfer system derived from human circulatory system

源自人体循环系统的网络型对流传热系统数学模型的建立

• 批准号: 21H01262
• 负责人: 巽 和也
• 金额: $ 11.4万
• 依托单位: Kyoto 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 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01262/
• 关键词: 対流伝熱; ネットワーク構造; ヒト血管系; 人体熱学; 熱交換; TRI法; マイクロ流路; 分岐・合流; 温度計測; ナノワイヤ; 沸騰; エレクトロマイグレーション; 熱交換器; ナノ・マイクロ現象; 確率論; 決定論; 数値解析; ネットワーク構造体; 血管網; 人体熱工学

サーモリフレクタンスイメージング(TRI)法に基づく温度計測装置を用いて確率連結を有するネットワーク構造体における流れによる熱輸送と熱特性の評価および数理モデルの開発を行った．研究対象はナノワイヤ群での電気の流れ（電流）と伝熱特性，エレクトロマイグレーション（EM）における電流と物質（原子）輸送の熱特性，そしてマイクロ流路での粒子輸送および沸騰での気泡生成と輸送特性である．ナノワイヤ群では，TRI法を用いて計測した温度分布と数値解析により求めた温度分布を比較することで，ネットワーク構造体を流れる電流の分布を求め，節の抵抗やナノワイヤ数密度（経路数）による経路や電流・温度分布に与える影響を明らかにした．その空間での確率連結での流れの特性がWeibull確率統計関数により評価できることを示した．EMの研究では通電したAl線での電子・原子の流れに基づくEMによる空孔欠陥・ボイドの生成と成長およびAl線の破断の熱特性をTRI計測により評価した．その結果，ボイド面積の増加率は時間に対して3段階で変化すること，特に２～３段階目の特性には電流分布と伝熱特性が影響し，パーコレーション理論で説明できることを明らかにした．これらの成果により申請者らのグループは日本機械学会の若手講演フェロー賞および関西支部賞（研究賞）を受賞した．格子状マイクロ流路での粒子流れと沸騰現象に関する実験では継続して粒子充填と流路閉塞および沸騰での気泡の生成と成長の可視化を行った．そのなかで，蛍光偏光法を用いたマイクロ流路の流体温度計測の精度向上を目指して，局在プラズモン共鳴による蛍光増強効果を実装したAg粒子型ナノプローブの開発を行った．蛍光強度の増幅により約100nmの単一粒子の蛍光偏光度を測定することができ，局所微少領域の温度測定を可能とした．この成果により日本機械学会若手講演フェロー賞を受賞した．

The TRI method is used to measure the temperature of a basic temperature measurement device. The accuracy of the link between the temperature measurement device and the structure is determined. The heat transfer and thermal characteristics of the structure are evaluated. Study on electrical current and thermal transfer characteristics of object flow path, current and substance (atom) transport and thermal transfer characteristics of object flow path, particle transport and bubble generation and transport characteristics of object flow path The TRI method is used to measure the temperature distribution and numerical value analysis, to calculate the temperature distribution and to compare the current distribution of the flow in the structure, to calculate the resistance, to calculate the numerical density (number of circuits), to calculate the current distribution and to determine the influence of the temperature distribution. The flow characteristics of the spatial accuracy link are evaluated by Weibull accuracy statistics.EM study is conducted on the electron atom flow of the Al line.EM study is conducted on the void defect. EM study is conducted on the growth of the Al line. The results show that the increase rate of the surface area changes with time, especially the current distribution and thermal characteristics of the 2~3-level surface. The results of this study were awarded to applicants who received a lecture from the Japanese Mechanical Society and a Kansai Branch Award (Research Award). The particle flow in the lattice flow path is related to the boiling phenomenon, and the bubble formation and growth are visualized. The accuracy of the measurement of fluid temperature in the flow path is improved by using the optical polarization method, and the optical enhancement effect of the Ag particle type is realized in the resonance mode. The increase in the intensity of light is about 100nm and the polarization of light of a single particle is about 100nm. The results of this work were awarded to the Japanese Society of Machinery Wakata.

项目成果

2次元 TR計測によるナノワイヤ群のジュール発熱による温度分布と通電経路の関係

通过 2D TR 测量得出纳米线组焦耳热温度分布与电流传导路径的关系

• 发表时间: 2021
• 作者: Takeuchi Shintaro;Miyauchi Suguru;Yamada Shuji;Tazaki Asahi;Zhang Lucy T;Onishi Ryo;Kajishima Takeo;玉井莞爾，児玉将規，巽和也，栗山怜子，中部主敬
• 通讯作者: 玉井莞爾，児玉将規，巽和也，栗山怜子，中部主敬

Monolithic topological honeycomb lens for achromatic focusing and imaging

用于消色差聚焦和成像的单片拓扑蜂窝透镜

• DOI: 10.1364/optica.441670
• 发表时间: 2022
• 期刊: Optica
• 影响因子: 10.4
• 作者: Zhu Wule;Duan Fang;Tatsumi Kazuya;Beaucamp Anthony
• 通讯作者: Beaucamp Anthony

通電加熱した銀ナノワイヤ群の発熱分布と伝熱特性の評価

电加热银纳米线的发热分布和传热特性评价

• 发表时间: 2022
• 作者: T.ICHIMURA;C.INOUE and G.KUWABARA;Hamid Hosano;Masaya Shigeta;児玉将規，玉井莞爾，杉原悠太，巽和也，栗山怜子，中部主敬
• 通讯作者: 児玉将規，玉井莞爾，杉原悠太，巽和也，栗山怜子，中部主敬

Extreme deformability of insect cell membranes is governed by phospholipid scrambling

• DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109219
• 发表时间: 2021-06-08
• 期刊: CELL REPORTS
• 影响因子: 8.8
• 作者: Shiomi, Akifumi;Nagao, Kohjiro;Umeda, Masato
• 通讯作者: Umeda, Masato

Alignment and Timing Control of Particles in Microchannel Flow Using Dielectrophoretic Force

利用介电泳力对微通道流中的颗粒进行排列和定时控制

• 发表时间: 2021
• 作者: Nakashima Chisa;Doi Hiromi;Nakajima Saeko;Mashimo Tomoji;Oga Toru;Ishida-Yamamoto Akemi;Honda Tetsuya;Ishida Yoshihiro;Otsuka Atsushi;Kabashima Kenji;Kazuya Tatsumi
• 通讯作者: Kazuya Tatsumi