マランゴニ対流と反応拡散場に駆動される液滴の運動・変形ダイナミクス
马兰戈尼对流场和反应扩散场驱动的液滴运动和变形动力学
基本信息
- 批准号:19J00365
- 负责人:
- 金额:$ 2.58万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
- 财政年份:2019
- 资助国家:日本
- 起止时间:2019-04-25 至 2022-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
本研究課題では反応拡散場によって駆動される自発運動系をいくつか取り扱って研究を行ってきたが、今年度は特に、基板の上の液滴が化学物質を放出することで周囲の表面張力を変化させ、表面張力勾配によって液滴自身が駆動される系を対象とした。前年度までは、一つの液滴の運動速度や変形などの特性を数値的に調べ、また、一様な液膜が不安定化する様子を線形安定性解析によって説明した。今年度は、一様な液膜が線形不安定性によって多数の液滴に分裂したのちに、自己駆動運動によって衝突・合体するメカニズムについて詳しく調べた。線形不安定化によって一様液膜の高さがばらつくと、液膜の厚みが大きいところではラプラス圧が支配的になるため、高さ方向に関してパラボラ形状の液滴が多数生じる。初期に生じる液滴のサイズは最も線形不安定な波長によって決定されるため、システムサイズが与えられると初期に生じる液滴の個数もおよそ決定される。生じた液滴は自発的に自己駆動運動を行うが、液滴同士が衝突すると合体し、大きな液滴を形成する。数値的に調べた範囲では液滴が自発的に分裂することはなく、液滴の総個数は時間とともに単調減少していく。以上のようなダイナミクスは、液滴の存在する場所・しない場所の相分離構造が自発的に生じ、時間とともに粗大化する様子と捉えることもできる。相分離構造が粗大化するダイナミクスとしては例えばスピノーダル分解が有名であるが、それとは異なり、自発運動によってドメインの衝突・合体が起こるためにタイムスケールが速い相分離となる。具体的な相分離のタイムスケールは、気体分子運動論的な衝突確率と、液滴の個数・サイズ・密度の関係から理論的に導くことができ、数値計算の結果をよく再現することも確認された。
This research topic is to study the self-generated motion system of the anti-scattering and anti-scattering, and to study the mechanism of the surface tension change and surface tension coordination of the droplets themselves. In the past year, the velocity and shape of a droplet have been adjusted numerically, and the linear stability analysis of a liquid film has been explained. In this year, a liquid film has linear instability, and most of the droplets are divided into two parts, and their own motion is adjusted in detail. The linear instability is caused by the increase in the height of a liquid film, the increase in the thickness of the liquid film, and the increase in the pressure of the liquid film. The number of droplets produced in the initial stage is determined by the wavelength of the most linear instability. The liquid droplets are self-contained and move, and the liquid droplets collide with each other. The number of droplets is adjusted according to the size of the droplet, and the number of droplets is adjusted according to the time. The phase separation structure of the above-mentioned places where droplets exist is self-generated, and the time and coarsening of the particles are captured. The phase separation structure is coarsened, and the phase separation structure is separated from the phase separation structure. The relationship between the specific phase separation theory and the molecular kinetic theory, the number of droplets, the density, and the theoretical calculation results are confirmed.
项目成果
期刊论文数量(19)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Self-propelled motion of the camphor float with n-fold rotational symmetry
n次旋转对称樟脑浮子的自航运动
- DOI:10.3389/fphy.2022.858791
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:3.1
- 作者:今倉 暁;相原 研輔;保國 惠一;佐藤寛之,竺筱晶;Hiroyuki Kitahata and Yuki Koyano
- 通讯作者:Hiroyuki Kitahata and Yuki Koyano
Bifurcation structure in a self-rotating camphor particle system
自旋转樟脑颗粒系统中的分叉结构
- DOI:
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Shin Dongbin;Latini Simone;Schafer Christian;Sato Shunsuke A.;Baldini Edoardo;De Giovannini Umberto;Hubener Hannes;Rubio Angel;小林和也,栗田玲;Yuki Koyano
- 通讯作者:Yuki Koyano
Autonomous elastic microswimmer
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- DOI:10.1209/0295-5075/133/34001
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Era Katsutomo;Koyano Yuki;Hosaka Yuto;Yasuda Kento;Kitahata Hiroyuki;Komura Shigeyuki
- 通讯作者:Komura Shigeyuki
Imperfect bifurcation in the rotation of a propeller-shaped camphor rotor
- DOI:10.1103/physreve.103.012202
- 发表时间:2021-01-04
- 期刊:
- 影响因子:2.4
- 作者:Koyano, Yuki;Kitahata, Hiroyuki
- 通讯作者:Kitahata, Hiroyuki
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