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マイクロ流路を流れる微粒子の慣性集約挙動に関する数値実験研究

颗粒流经微通道惯性聚集行为的数值实验研究

基本信息

批准号：
19J12959
负责人：
鵜殿寛岳
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology (2020)The University of Tokyo (2019)
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 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

マイクロ流路内を高速で流れる微粒子が，流体力学的な相互作用で自己組織化し整列する現象について，数値シミュレーションを用いて研究を行った．2020年度は，2つのテーマに関して得られた結果を査読誌上で公表し，本採択課題の申請書に記載していた研究目標を概ね達成することができた．一つは，マイクロ流路内で微粒子が流体の作用で自己組織化するメカニズムを数値シミュレーションで明らかにしたことである．先行研究では，解像度の低い実験的手法で限られたデータしかなく推測的な議論がなされていたに過ぎなかったが，数値シミュレーションによる高解像での解析により決定的なエビデンスを示すことができた．もう一つは，微粒子間の流体力学的な相互作用を強くすることで集約挙動がどのように変わるかを数値シミュレーションで示したものである．申請書には「粒子濃度が高いときに見られる非集約挙動のメカニズムを明らかにする」と書かれていたものである．従来の実験的手法では，2粒子間の流体相互作用を強制的に制御することは不可能であるため，粒子濃度が高い流れ領域での粒子挙動の解析は不可能であった．数値シミュレーションではそのような非現実的な操作が簡単に行えることから，ストレートフォワードな方法で非集約挙動の原因を明らかにした．さらにその過程で，粒子濃度が集約挙動のスピードを変化させることが判明した．論文として公開されてはいないものの，実験研究者との議論を通じて粒子濃度によって集約のスピードが変わることを伝え聞いていた．その現象をはじめてデータとして発表することができた．

In 2020, the research on the interaction of micro-particles and hydrodynamics in high-speed flow channels was carried out. In 2020, the results of the research were reported. The application of this project was recorded and the research objectives were achieved. The micro-particles in the flow path are self-organized by the action of fluid. In advance, the resolution and resolution of the low resolution method are limited to the low resolution method, the high resolution method and the high resolution method. The hydrodynamic interaction between particles is very strong. The application states that the concentration of particles is high, and the concentration of particles is low. 2. The fluid interaction between particles is impossible to control under stress. The particle concentration is impossible to analyze the particle motion in the high flow field. The number of cases is different from the number of cases. The reason for the non-intensive operation is obvious. In the process of particle concentration change, the particle concentration changes rapidly. The paper is open to the public and the researchers are discussing the particle concentration. The phenomenon is that there is no such thing as an empty table.