Mathematical analysis of the droplet motion and the particle motion with the chemical reaction.

化学反应中液滴运动和粒子运动的数学分析。

• 批准号: 21340023
• 负责人: NAGAYAMA Masaharu
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Hokkaido University (2012)Kanazawa University (2009-2011)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21340023/
• 关键词: 応用数学; 数理モデル; 表面張力; 自走運動; 反応拡散系; スポットパターン; 樟脳粒; ブレビング運動; 振動運動; スポットパターンダイナミクス; 体積保存条件付き反応拡散系; 液滴のブレビング運動; 樟脳船; 粒子運動; 化学反応; 間欠運助; Hopf分岐; 液滴運動

Through collaborative research with experimental groups, the mathematical modeling and analysis of mechanisms for the self-propelled motion of droplets and particles under chemical reactions were investigated. The target experimental systems regard the motion of surfactant particles with stabilizing and destabilizing reactions driving their motions. By means of mathematical modeling, we clarified that the reaction order plays a central role in the oscillating phenomenon of the stabilizing system, and that the chemical product generated within the destabilizing system strongly influences the oscillation mechanism through chemical reaction. Moreover, by introducing a mathematical model for determining the mechanisms governing the motion of self-propelled grains, which oscillate spontaneously, we were able to explain the corresponding oscillation mechanism. Additionally, we analyzed the case where the particle’s geometry, here taken to be an elliptically shaped camphor disk, influences its motion.

通过与实验小组的合作研究，研究了化学反应下液滴和颗粒自推进运动的数学建模和机理分析。靶标实验系统认为表面活性剂粒子的运动是由稳定和不稳定反应驱动的。通过数学建模，阐明了反应级数在稳定体系振荡现象中起着核心作用，失稳体系中产生的化学产物通过化学反应对振荡机理产生强烈影响。此外，通过引入一个数学模型来确定控制自发振荡的自推进颗粒运动的机制，我们能够解释相应的振荡机理。此外，我们还分析了粒子的几何形状对其运动的影响，这里的粒子是椭圆形的樟脑盘。

项目成果

領域の形状と大きさに依存した樟脳粒子の運動形態について

关于樟脑颗粒的运动形式取决于区域的形状和大小

• 发表时间: 2011
• 作者: KANKI;Masataka;穴井宏和;Seiya Negami;重川 一郎;南就将;重川 一郎;H. Osada;長山雅晴
• 通讯作者: 長山雅晴

Synchronized motion of the water surfaces around two fixed camphor disks

水面围绕两个固定樟脑盘同步运动

• DOI: 10.1016/j.jcis.2010.07.036
• 发表时间: 2010
• 期刊: J. Colloid and Interface Sci
• 作者: K.Kawata;S.Takahashi;M.Nakamura;Y.Sumino and S.Nakata
• 通讯作者: Y.Sumino and S.Nakata

Numerical approach for transient dynamics of periodic pulse solutions in a bistable reaction-diffusion system

双稳态反应扩散系统中周期脉冲解瞬态动力学的数值方法

• 发表时间: 2010
• 期刊: Japan Journal of Industrial and Applied Mathmatic
• 作者: T.Ide;H.Isozaki;S.Nakata;S.Siltanen;M.Nagayama
• 通讯作者: M.Nagayama

Spontaneous motion of a droplet coupled with a chemical wave

• DOI: 10.1103/physreve.84.015101
• 发表时间: 2011-07-13
• 期刊: PHYSICAL REVIEW E
• 影响因子: 2.4
• 作者: Kitahata, Hiroyuki;Yoshinaga, Natsuhiko;Sumino, Yutaka
• 通讯作者: Sumino, Yutaka

自発運動する微小管が局所整列相互作用により生成する巨大な渦格子:能動的な運動が巨大な秩序構造を作る

由自发移动的微管局部排列相互作用产生的巨大涡晶格：主动运动创造了一个巨大的有序结构

• 发表时间: 2012
• 作者: M.Kanno;et al.;住野豊
• 通讯作者: 住野豊