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

基本信息

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

项目摘要

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．

使用基于温度侵袭成像（TRI）方法的温度测量设备，我们评估了具有随机连接的网络结构中流动诱导的热传输和热性能，并开发了数学模型。受试者是纳米线组中的电流（电流）和传热特性，电流和材料（Atom）在电气移动（EM）中的热特性，以及微流体通道中粒子传输和沸腾的气泡形成和传输特性。在纳米线组中，通过将使用TRI方法测量的温度分布与通过数值分析获得的温度分布进行比较，确定流过网络结构的电流的分布，并阐明了节点电阻和数量密度（路径数）对路径，电流和温度分布的影响。我们表明，可以使用Weibull概率统计函数评估随机连接中随机连接中流的特征。在EM研究中，通过电子和原子流在电流增强的Al线上的电子和原子流以及AL线的断裂，通过TRI测量评估了空隙缺陷以及EM生长的热性能。结果，揭示了空隙区域在三个阶段随时间变化的增加速率，并且当前的分布和传热特征会影响第二阶段和第三阶段的特征，并且可以通过渗透理论来解释。对于这些结果，申请人小组获得了日本机械工程师协会的年轻演讲奖和Kansai分支奖（研究奖）。在晶格微通道中的颗粒流量和沸腾现象进行的实验被连续可视化，以实现颗粒填充，阻塞流动路径以及气泡和生长的沸腾。其中，我们开发了一种Ag颗粒型纳米探针，该纳米探针通过局部等离子体共振实现了增强荧光的效果，目的是使用荧光极化来提高微流体通道中流体温度测量的准确性。通过扩增荧光强度，可以测量一个约100 nm的单个粒子的荧光极化程度，从而可以在局部微区中进行温度测量。为了这一成就，他获得了日本机械工程师的年轻演讲奖。

项目成果

期刊论文数量（32）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
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

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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
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

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

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

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
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