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経路積分を用いた気泡流の新理論体系の提案とその医工学応用

提出一种新的路径积分气泡流理论体系及其医学工程应用

基本信息

批准号：
14J01417
负责人：
川原潤也
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J01417/
关键词：
気泡気泡流気泡力学気泡群混相流音波音速

项目摘要

本研究は、気泡を利用した医療技術の理論的基盤の整備を目的としており、気泡を注入した毛細血管内の超音波の伝播を高精度かつ簡易的に取り扱うことを可能にする理論体系の構築を目指している。本年度は、昨年度の研究成果を受けて、管内の気泡の個数と音速の関係性の調査に主眼をおき、以下の2点を遂行した：1. 昨年度の研究では、10個の気泡を配置した矩形管内における線形圧力波の伝播を離散モデルに基づいて数値解析し、管内を伝播する圧力波の位相速度を調べた (Kawahara et al., Journal of Physics: Conference Series, 2015)。本年度は、矩形管内の気泡の個数を1個から10個まで変化させ、管内の気泡の個数と管内を伝播する圧力波の位相速度の関係性を調べた。解析結果から、管内に単一の気泡しか存在しない場合であっても、管内を伝播する圧力波の位相速度が低下することが明らかとなった。このとき、圧力波の位相速度は非定常となり、その値は気泡流の音速から液体単相の音速まで変化する特性を示すことがわかった。2. 単一の気泡を配置した矩形管内における線形圧力波の伝播を理論解析した。本年度の解析では、管壁によって反射された圧力波 (反射波) が気泡の振動に与える影響を考慮した。本解析によって、矩形管内の単一の気泡が引き起こす位相速度の非定常変化を記述する理論モデルを構築した。

This study aims to establish a theoretical system for the preparation of a theoretical base plate for the use of bubble injection and high precision ultrasound propagation in capillaries. This year's research results from last year's and last year's research results were reviewed, and the relationship between the number of bubbles in the tube and the speed of sound was investigated. The main points were as follows: 1. In a previous study, 10 gas bubbles were arranged in rectangular tubes, and the propagation of linear pressure waves in rectangular tubes was discretely analyzed. The phase velocity of pressure waves propagating in rectangular tubes was modulated (Kawahara et al., Journal of Physics: Conference Series, 2015)。This year, the number of gas bubbles in rectangular tubes decreased from 1 to 10, and the relationship between the number of gas bubbles in tubes and the phase velocity of pressure waves in tubes was adjusted. The analysis results show that the phase velocity of the pressure wave in the tube is low when there is a bubble in the tube The phase velocity of the pressure wave is unsteady, and the velocity of the bubble flow is variable. 2. A theoretical analysis of the propagation of linear pressure waves in rectangular tubes with single bubble configurations This year's analysis takes into account the influence of pressure waves (reflected waves) and bubbles on the vibration of the pipe wall. In this paper, a theoretical model for describing the unsteady phase velocity of a single bubble in a rectangular tube is proposed.