研究者詳細

顔写真

スギモト　マコト
杉本　真
Makoto Sugimoto
所属
大学院工学研究科　機械機能創成専攻　エネルギー学講座（流体エネルギー工学分野）
職名
助教
学位

  • 学士（工学） （大阪府立大学）

  • 修士（工学） （大阪府立大学）

  • 博士（工学） （大阪府立大学）

e-Rad 研究者番号
60966852
Researcher ID
NFH-3159-2025

経歴 2

  • 2022年4月 ～ 継続中
    東北大学　大学院工学研究科 機械機能創成専攻　助教

  • 2021年4月 ～ 2022年3月
    独立行政法人日本学術振興会　特別研究員 (DC2)

学歴 3

  • 大阪府立大学　大学院工学研究科　機械系専攻

    2019年4月 ～ 2022年3月

  • 大阪府立大学　大学院工学研究科　機械系専攻

    2017年4月 ～ 2019年3月

  • 大阪府立大学　工学域　機械系学類

    2013年4月 ～ 2017年3月

委員歴 4

  • 22nd International Conference on Flow Dynamics (ICFD2025)　Session Organizer

    2025年 ～ 2025年

  • 21st International Conference on Flow Dynamics (ICFD2024)　Session Organizer

    2024年 ～ 2024年

  • 日本流体力学会 年会2024 実行委員

    2024年 ～ 2024年

  • GEC/ICRP Local Organizing Committee Member

    2022年 ～ 2022年

所属学協会 4

  • 応用物理学会

    2025年6月 ～ 継続中

  • 日本伝熱学会

    2020年9月 ～ 継続中

  • 日本機械学会

    2016年10月 ～ 継続中

  • 米国物理学会

    2021年6月 ～ 2022年5月

研究キーワード 5

  • 蒸発

  • フェーズフィールドモデル

  • 格子ボルツマン法

  • 多孔体

  • 気液二相流

研究分野 1

  • ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 流体工学 /

受賞 6

  1. 溶接アーク物理研究賞

    2025年8月　一般社団法人 溶接学会 溶接法研究委員会　パルスティグ溶接における長い突出し陰極表面での渦生成メカニズムとシールド域への酸素混入に及ぼすその役割

  2. 日本機械学会奨励賞（研究）

    2023年4月　日本機械学会　気液混相流の格子ボルツマンモデリングおよび複雑構造周りの流体挙動解析の研究

  3. 第27回計算工学講演会 グラフィクスアワード特別賞（MicroAVS賞）

    2022年6月　一般社団法人 日本計算工学会　AMR法を用いた電気自動車用モータの冷却液シミュレーション

  4. 日本機械学会 関西支部賞（奨励賞）

    2022年3月　日本機械学会 関西支部　二相系格子ボルツマン法における高精度な蒸発モデルの開発

  5. 第57回日本伝熱シンポジウム 優秀プレゼンテーション賞

    2020年9月　日本伝熱学会　Phase-field LBMへの蒸発モデルの実装

  6. Excellent Poster Presentation Award

    2018年11月　The 2nd Joint Symposium on Advanced Mechanical Science & Technology　Numerical simulation of a droplet on a porous wall

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論文 12

  1. Surface tension modeling in phase-field lattice Boltzmann simulations (Formulations and discretization strategies) 査読有り

    Makoto Sugimoto, Masayuki Kaneda, Kazuhiko Suga

    Journal of Fluid Science and Technology　21　(1)　JFST0005　2026年4月

    出版者・発行元： Japan Society of Mechanical Engineers

    DOI： 10.1299/jfst.2026jfst0005 　

    eISSN：1880-5558

  2. A Compact-Stencil Wetting Boundary Condition for Three-Dimensional Curved Surfaces in a Phase-Field Lattice Boltzmann Method 査読有り

    Makoto Sugimoto, Masayuki Kaneda, Kazuhiko Suga, Masaya Shigeta

    Fluids　11　(3)　79　2026年3月14日

    DOI： 10.3390/fluids11030079 　

  3. SPH Simulation of Molten-Fluid Flows with a Plastic Surface Skin: A Lava-Flow-Oriented Model Study 査読有り

    Shingo Tomita, Takuma Sato, Satoshi Murakami, Joe Yoshikawa, Makoto Sugimoto, Hisaya Komen, Masaya Shigeta

    Applied Sciences　16　(4)　1716　2026年2月9日

    DOI： 10.3390/app16041716 　

  4. Nanosized Anisotropic Sm–Fe–N Particles with Metastable TbCu7-Type Structures Prepared by an Induction Thermal Plasma Process 査読有り

    Yusuke Hirayama, Jian Wang, Masaya Shigeta, Shunsuke Tsurumi, Makoto Sugimoto, Zheng Liu, Kenta Takagi, Kimihiro Ozaki

    Nanomaterials　15　(13)　1045　2025年7月5日

    出版者・発行元： MDPI AG

    DOI： 10.3390/nano15131045 　

    eISSN：2079-4991

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    TbCu7-type Sm-based compounds can be produced in bulk and potentially surpass Nd2Fe14B as permanent magnets. However, as the processes to prepare anisotropic magnetic particles are limited, the full potential of TbCu7-type Sm-based compounds cannot be exploited. In this study, metastable TbCu7-type phases of anisotropic Sm–Fe–N ultrafine particles were prepared using the low-oxygen induction thermal plasma (LO-ITP) process. X-ray diffraction analysis revealed that the obtained TbCu7-type Sm–Fe alloy nanoparticles exhibited a c/a value of 0.8419, with an Fe/Sm atomic ratio of ~8.5. After nitrogenation, the obtained Sm–Fe–N nanoparticles were aligned under an external magnetic field, indicating that each alloy particle exhibited anisotropic magnetic properties. A substantially high degree of alignment of 91 ± 2% was achieved, quantitatively estimated via pole figure measurements. Numerical analysis following Sm–Fe nanoparticle formation showed that, compared with Fe condensation, Sm condensation persisted even at low temperatures, because of a significant difference in vapor pressure between Sm and Fe. Though this led to a relatively large compositional distribution of Sm within particles with a Sm concentration of 9–12 at%, the preparation of single-phase TbCu7-type Sm–Fe–N particles could be facilitated by optimizing several parameters during the LO-ITP process.

  5. Estimation of transport coefficients for water-air mixtures using the Chapman-Enskog method 査読有り

    Makoto Sugimoto, Yosuke Kishimoto, Honatsu Sorai, Manabu Tanaka, Takayuki Watanabe, Masaya Shigeta

    Proceeding of THMT-25 Turbulence, Heat and Mass Transfer 11, 21-25 July 2025, Tokyo, Japan　1-8　2025年

    出版者・発行元： Begellhouse

    DOI： 10.1615/thmt-25.1280 　

  6. SPH Simulation of Molten Metal Flow Modeling Lava Flow Phenomena with Solidification 査読有り

    Shingo Tomita, Joe Yoshikawa, Makoto Sugimoto, Hisaya Komen, Masaya Shigeta

    Dynamics　4　(2)　287-302　2024年4月19日

    DOI： 10.3390/dynamics4020017 　

  7. D03-ordered Fe3Al magnetic nanopowders synthesized by low oxygen induction thermal plasma 査読有り

    Jian Wang, Yusuke Hirayama, Zheng Liu, Shunsuke Tsurumi, Masaya Shigeta, Makoto Sugimoto, Joe Yoshikawa, Shoichi Kumon, Kimitaka Sato

    Journal of Alloys and Compounds　976　173277　2024年3月

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1016/j.jallcom.2023.173277 　

    ISSN：0925-8388

  8. 水平角柱群に流下した液体挙動に関する数値解析 査読有り

    杉本 真, 宮﨑 巽也, 李 澤林, 金田 昌之, 須賀 一彦

    混相流　36　(1)　128-135　2022年3月15日

    出版者・発行元：

    DOI： 10.3811/jjmf.2022.012 　

    ISSN：0914-2843

    eISSN：1881-5790

  9. Coolant Wetting Simulation on Simplified Stator Coil Model by the Phase-Field Lattice Boltzmann Method 国際誌 査読有り

    Makoto Sugimoto, Tatsuya Miyazaki, Masayuki Kaneda, Kazuhiko Suga

    Entropy　24　(2)　219　2022年1月30日

    出版者・発行元： MDPI AG

    DOI： 10.3390/e24020219 　

    eISSN：1099-4300

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    Stator coils of automobiles in operation generate heat and are cooled by coolant poured from above. The flow characteristic of the coolant depends on the coil structure, flow condition, solid–fluid interaction, and fluid property, which has not been clarified due to its complexities. Since straight coils are aligned and layered with an angle at the coolant-touchdown region, the coil structure is simplified to a horizontal square rod array referring to an actual coil size. To obtain the flow and wetting characteristics, two-phase fluid flow simulations are conducted by using the phase-field lattice Boltzmann method. First, the flow onto the single-layered rod array is discussed. The wetting area is affected both by the rod gap and the wettability, which is normalized by the gap and the averaged boundary layer thickness. Then, the flow onto the multi-layered rod arrays is investigated with different rod gaps. The top layer wetting becomes longitudinal due to the reduction of the flow advection by the second layer. The wetting area jumps up at the second layer and increases proportionally to the below layers. These become remarkable at the narrow rod gap case, and finally, the dimensionless wetting area is discussed at each layer.

  10. Lattice Boltzmann simulation of liquid falling on horizontal rectangular pillar arrays 査読有り

    Makoto Sugimoto, Tatsuya Miyazaki, Zelin Li, Masayuki Kaneda, Kazuhiko Suga

    E3S Web of Conferences　321　01014　2021年11月11日

    出版者・発行元： EDP Sciences

    DOI： 10.1051/e3sconf/202132101014 　

    eISSN：2267-1242

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    Stator coils of automobiles in operation generate heat and are cooled by a coolant poured from above. Since the behavior characteristic of the coolant poured on the coils is not clarified yet due to its complexity, the three-dimensional two-phase flow simulation is conducted. In this study, as a steppingstone to the simulation of the liquid falling on the actual coils, the coils are modelled with horizontal rectangular pillar arrays whose governing parameters can be easily changed. The two-phase flows are simulated using the lattice Boltzmann method and the phase-field model, and the effects of the governing parameters, such as the physical properties of the cooling liquid, the wettability, and the gap between the pillars, on the wetting area are investigated. The results show that the oil tends to spread across the pillars because of its high viscosity. Moreover, the liquid spreads quickly when the contact angle is small. In the case that the pillars are stacked, the wetting area of the inner pillars is larger than that of the exposed pillars.

  11. Consistent evaporation formulation for the phase-field lattice Boltzmann method 国際誌 査読有り

    Makoto Sugimoto, Yuta Sawada, Masayuki Kaneda, Kazuhiko Suga

    Physical Review E　103　(5)　2021年5月18日

    出版者・発行元： American Physical Society (APS)

    DOI： 10.1103/physreve.103.053307 　

    ISSN：2470-0045

    eISSN：2470-0053

  12. Phase-field LBMによる等方多孔体への微小液滴浸潤数値解析 査読有り

    杉本 真, 金田 昌之, 須賀 一彦

    日本機械学会論文集　86　(883)　20-00014　2020年3月25日

    出版者・発行元： 一般社団法人 日本機械学会

    DOI： 10.1299/transjsme.20-00014 　

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MISC 1

  1. Phase-fieldモデルに基づく二相系格子ボルツマン法を用いた蒸発現象の数値シミュレーション

    杉本 真

    化学工学　87　(12)　586-586　2023年12月

講演・口頭発表等 100

  1. プラズマ照射条件および非照射条件下で生成したバブルバースト由来飛散粒子へのCuおよびSnの濃化の比較

    郡司 崇秀, 伊藤 剛仁, 寺嶋 和夫, 吉川 穣, 杉本 真, 茂田 正哉, 宗岡 均

    第73回応用物理学会春季学術講演会　2026年3月17日

  2. 超臨界二酸化炭素中レーザーアブレーションにより生成される気泡様構造に対する静電場印加の影響

    千葉 亮公, 杉本 真, 茂田 正哉, 宗岡 均

    日本機械学会 東北支部 第61期総会・講演会　2026年3月16日

  3. 真空積層造形における層間接着プロセスの粒子法シミュレーションと分子拡散を指標とした層間接着性の検討

    結城 皓征, 佐藤 匠真, 村上 怜史, 富田 慎吾, 杉本 真, 古免 久弥, 宗岡 均, 茂田 正哉

    日本機械学会 東北支部 第61期総会・講演会　2026年3月16日

  4. グライディングアーク放電におけるアークプラズマの伸長および繋ぎかえ過程の電磁熱流動場連成シミュレーション

    山岸 巧実, 紺野 涼太郎, 田中 駿介, 徂徠 帆夏, 吉川 穣, 杉本 真, 宗岡 均, 茂田 正哉

    日本機械学会 東北支部 第61期総会・講演会　2026年3月16日

  5. 窒素を含むプラズマが溶銑の脱銅および脱錫に及ぼす影響（2）（バブルバースト飛散粒子中へのCu・Sn濃化に対するプラズマ照射/非照射の影響の評価）

    郡司 崇秀, 伊藤 剛仁, 寺嶋 和夫, 吉川 穣, 杉本 真, 茂田 正哉, 宗岡 均

    日本鉄鋼協会 2026年春季（第191回）講演大会　2026年3月13日

  6. Lava Flow Simulation Including Surface Plastic Skin Formation Effect

    Shingo Tomita, Takuma Sato, Satoshi Murakami, Joe Yoshikawa, Makoto Sugimoto, Hisaya Komen, Masaya Shigeta

    Taipei Tech & Tohoku University (School of Engineering) 2025 Joint Symposium　2025年11月17日

  7. Numerical Simulation of Gas–Liquid Multiphase Evaporation in Porous Media Using Phase-Field Lattice Boltzmann Method

    Yoshinari Ishikawa, Joe Yoshikawa, Makoto Sugimoto, Hitoshi Muneoka, Masaya Shigeta

    Taipei Tech & Tohoku University (School of Engineering) 2025 Joint Symposium　2025年11月17日

  8. SPH Simulation of Plasma-Contacted Liquid Flow Including Short-Lived Reactive Species with Chemical Reactions

    Satoshi Murakami, Shingo Tomita, Joe Yoshikawa, Kalyani Barman, Makoto Sugimoto, Shota Sasaki, Hisaya Komen, Hitoshi Muneoka, Toshiro Kaneko, Masaya Shigeta

    Twenty-second International Conference on Flow Dynamics (ICFD2025)　2025年11月10日

  9. Scattering Behavior of Cu,Sn-Enriched Droplets from Molten Metal Pool under Nitrogen-Containing Arc Plasma

    Takahide Gunji, Tsuyohito Ito, Kazuo Terashima, Joe Yoshikawa, Makoto Sugimoto, Masaya Shigeta, Hitoshi Muneoka

    Twenty-second International Conference on Flow Dynamics (ICFD2025)　2025年11月10日

  10. Development of Phase-Field Lattice Boltzmann Method for Gas-Liquid Multiphase Evaporation Simulation in Porous Media

    Yoshinari Ishikawa, Joe Yoshikawa, Makoto Sugimoto, Masaya Shigeta

    Twenty-second International Conference on Flow Dynamics (ICFD2025)　2025年11月10日

  11. Investigation of the Effects of Surface Plastic Skin on Lava Flow Dynamics Using SPH Simulation

    Shingo Tomita, Takuma Sato, Satoshi Murakami, Joe Yoshikawa, Makoto Sugimoto, Hisaya Komen, Masaya Shigeta

    Twenty-second International Conference on Flow Dynamics (ICFD2025)　2025年11月10日

  12. Elemental Enrichment in Metal Particles Scattered from Molten Iron via Ar-N2 Arc Plasma Irradiation

    Takahide Gunji, Tsuyohito Ito, Kazuo Terashima, Joe Yoshikawa, Makoto Sugimoto, Masaya Shigeta, Hitoshi Muneoka

    14th Asian-European International Conference on Plasma Surface Engineering (AEPSE2025)　2025年11月5日

  13. SPH Simulation of Reactive Flow with Short-Lived Reactive Species from Plasma-Liquid Interface

    Satoshi Murakami, Shingo Tomita, Joe Yoshikawa, Kalyani Barman, Makoto Sugimoto, Shota Sasaki, Hisaya Komen, Hitoshi Muneoka, Toshiro Kaneko, Masaya Shigeta

    14th Asian-European International Conference on Plasma Surface Engineering (AEPSE2025)　2025年11月4日

  14. グライディングアーク放電におけるアークプラズマの電磁熱流体的挙動の非定常シミュレーション

    山岸 巧実, 田中 駿介, 徂徠 帆夏, 吉川 穣, 杉本 真, 宗岡 均, 茂田 正哉

    2025年度 スマートプロセス学会 学術講演会　2025年11月5日

  15. SPH Simulation of Lava Flow with Plastic Surface Skin

    Shingo Tomita, Takuma Sato, Satoshi Murakami, Joe Yoshikawa, Makoto Sugimoto, Hisaya Komen, Masaya Shigeta

    IX International Conference on Particle-Based Methods (PARTICLES 2025)　2025年10月21日

  16. Chapman-Enskog法を用いた水-空気混合系輸送係数の推算

    杉本 真, 岸本 陽介, 徂徠 帆夏, 田中 学, 渡辺 隆行, 茂田 正哉

    化学工学会第56回秋季大会　2025年9月17日

  17. プラズマ接触液相における反応を伴う短寿命活性種の輸送シミュレーション

    村上 怜史, 富田 慎吾, 吉川 穣, Barman Kalyani, 杉本 真, 佐々木 渉太, 古免 久弥, 宗岡 均, 金子 俊郎, 茂田 正哉

    化学工学会第56回秋季大会　2025年9月17日

  18. 窒素を含むアークプラズマ照射による溶鉄液滴の飛散と組成変化

    郡司 崇秀, 伊藤 剛仁, 寺嶋 和夫, 吉川 穣, 杉本 真, 茂田 正哉, 宗岡 均

    第86回応用物理学会秋季学術講演会　2025年9月10日

  19. フェーズフィールド格子ボルツマン法による静電場中の液柱流破断シミュレーション

    杉本 真, Barman Kalyani, 佐々木 渉太, 金子 俊郎, 茂田 正哉

    第86回応用物理学会秋季学術講演会　2025年9月8日

  20. フェーズフィールド格子ボルツマン法による多孔質構造内部への液相浸潤シミュレーション 招待有り

    杉本 真

    第33回相変化界面研究会　2025年7月28日

  21. Estimation of transport coefficients for water-air mixtures using the Chapman-Enskog method

    Makoto Sugimoto, Yosuke Kishimoto, Honatsu Sorai, Manabu Tanaka, Takayuki Watanabe, Masaya Shigeta

    11th International Symposium on Turbulence, Heat and Mass Transfer 2025 (THMT'25)　2025年7月25日

  22. Visualization of Thermal Plasma Jet Induced Turbulence Using Spatial-Frequency-Resolved Schlieren Sensor

    Yuito Yamada, Yuki Inada, Makoto Sugimoto, Joe Yoshikawa, Manabu Tanaka, Masaya Shigeta

    26th International Symposium on Plasma Chemistry (ISPC26)　2025年6月17日

  23. Transport Properties of Water-Air Mixture System

    Makoto Sugimoto, Yosuke Kishimoto, Honatsu Sorai, Manabu Tanaka, Takayuki Watanabe, Masaya Shigeta

    26th International Symposium on Plasma Chemistry (ISPC26)　2025年6月17日

  24. 塑性的な表皮を伴う溶岩流の粒子法シミュレーション

    富田 慎吾, 佐藤 匠真, 村上 怜史, 吉川 穣, 杉本 真, 古免 久弥, 茂田 正哉

    Japan Geoscience Union Meeting 2025　2025年5月30日

  25. 空間周波数分解シュリーレン法を用いた高エンタルピープラズマジェット近傍の乱流構造解明に向けた実験的研究

    山田 唯人, 稲田 優貴, 杉本 真, 吉川 穣, 田中 学, 茂田 正哉

    第25回日本伝熱学会東北支部学生発表会　2025年5月10日

  26. 熱膨張による密度変化を伴う流体へ適用可能な粒子法の開発

    佐藤 匠真, 村上 怜史, 富田 慎吾, 杉本 真, 吉川 穣, 古免 久弥, 茂田 正哉

    第25回日本伝熱学会東北支部学生発表会　2025年5月10日

  27. 希土類金属添加電極を用いたCO2アーク溶接の電磁熱流体シミュレーション

    紺野 涼太郎, 徂徠 帆夏, 杉本 真, 吉川 穣, 茂田 正哉

    第25回日本伝熱学会東北支部学生発表会　2025年5月10日

  28. 熱膨張による密度変化を伴う流体シミュレーションのための粒子法の開発

    佐藤 匠真, 村上 怜史, 富田 慎吾, 吉川 穣, 杉本 真, 古免 久弥, 茂田 正哉

    日本機械学会 第55回東北学生会 卒業研究発表講演会　2025年3月7日

  29. 陰極希土類金属含有がCO2溶接アークプラズマ場を変えるメカニズム解明のための電磁熱流体シミュレーション

    紺野 涼太郎, 徂徠 帆夏, 岸本 陽介, 吉川 穣, 杉本 真, 茂田 正哉

    日本機械学会 第55回東北学生会 卒業研究発表講演会　2025年3月7日

  30. 空間周波数分解シュリーレンセンサを用いた高エンタルピープラズマジェット近傍の乱流構造の解明に向けた実験的研究

    山田 唯人, 稲田 優貴, 杉本 真, 吉川 穣, 田中 学, 茂田 正哉

    日本機械学会 第55回東北学生会 卒業研究発表講演会　2025年3月7日

  31. Numerical Simulation of Electrically Conductive Gas-Liquid Two-Phase Flow Using Phase-Field Lattice Boltzmann Method

    Makoto Sugimoto, Masaya Shigeta

    Twenty-first International Conference on Flow Dynamics (ICFD2024)　2024年11月18日

  32. Numerical Analysis of Fe-Sm Alloy Nanopowder Growth in Thermal Plasma Tail Using Binary Aerosol Model

    Shunsuke Tsurumi, Joe Yoshikawa, Makoto Sugimoto, Jian Wang, Yusuke Hirayama, Masaya Shigeta

    Twenty-first International Conference on Flow Dynamics (ICFD2024)　2024年11月18日

  33. Time-Dependent Numerical Simulation of Heat and Mass Transports in Water Plasma Jet with Evaluation of Transport Coefficients of Water-Air Mixture System

    Yosuke Kishimoto, Joe Yoshikawa, Makoto Sugimoto, Manabu Tanaka, Takayuki Watanabe, Masaya Shigeta

    Twenty-first International Conference on Flow Dynamics (ICFD2024)　2024年11月18日

  34. SPH Simulation of Toe-like and Levee-like Structure Formation of Lava Flow

    Shingo Tomita, Joe Yoshikawa, Makoto Sugimoto, Hisaya Komen, Masaya Shigeta

    Twenty-first International Conference on Flow Dynamics (ICFD2024)　2024年11月18日

  35. 熱膨張による密度低下に応じた流れの加速現象の粒子法シミュレーション

    佐藤 匠真, 村上 怜史, 富田 慎吾, 古免 久弥, 杉本 真, 茂田 正哉

    2024年度 スマートプロセス学会 学術講演会　2024年11月15日

  36. フェーズフィールド格子ボルツマン法による気液混相電磁流体シミュレーション

    杉本 真, 茂田 正哉

    日本機械学会 第37回計算力学講演会　2024年10月18日

  37. 固体柱に衝突する液膜の破砕後の液滴生成プロセスの基礎的研究

    石川 芳成, 織田 康嵩, 吉川 穣, 杉本 真, 茂田 正哉

    日本流体力学会 年会2024　2024年9月27日

  38. 電磁熱流体モデルによるアルゴンアークプラズマへの空気対流輸送過程の数値シミュレーション

    徂徠 帆夏, 岸本 陽介, 吉川 穣, 杉本 真, 古免 久弥, 田中 学, 茂田 正哉

    日本流体力学会 年会2024　2024年9月26日

  39. 高精度輸送係数を組み込んだ水プラズマ－空気混合系の熱物質対流輸送シミュレーション

    岸本 陽介, 吉川 穣, 杉本 真, 田中 学, 渡辺 隆行, 茂田 正哉

    日本流体力学会 年会2024　2024年9月26日

  40. 蒸発シミュレーションのためのフェーズフィールド格子ボルツマン法の開発 招待有り

    杉本 真

    NEDOシミュレーショングループ 令和6年度第3回技術検討会　2024年8月23日

  41. パルスティグ溶接における長い突出し陰極表面での渦生成メカニズムとシールド域への酸素混入に及ぼすその役割

    茂田 正哉, 徂徠 帆夏, 岸本 陽介, 吉川 穣, 杉本 真, 古免 久弥, 田中 学

    第266回溶接法研究委員会　2024年8月7日

  42. Numerical investigation of electrode splashing phenomena during TIG welding using phase-field lattice Boltzmann method

    Makoto Sugimoto, Masaya Shigeta

    77th IIW Annual Assembly and International Conference on Welding and Joining　2024年7月10日

  43. Vortex generated on cathode surface and its role for air entrainment into argon arc plasma in a pulsed TIG welding with long cathode extension

    Masaya Shigeta, Honatsu Sorai, Yosuke Kishimoto, Joe Yoshikawa, Makoto Sugimoto, Hisaya Komen, Manabu Tanaka

    77th IIW Annual Assembly and International Conference on Welding and Joining　2024年7月10日

  44. 固液相変化および液相間密度差を有する二成分混相熱流体の粒子法シミュレーション

    村上 怜史, 富田 慎吾, 吉川 穣, 杉本 真, 茂田 正哉

    第24回日本伝熱学会東北支部学生発表会　2024年5月11日

  45. フェーズフィールド格子ボルツマン法を用いた固体円柱に衝突する液膜の破砕シミュレーション

    石川 芳成, 吉川 穣, 杉本 真, 茂田 正哉

    第24回日本伝熱学会東北支部学生発表会　2024年5月11日

  46. アルゴンアークプラズマへの外気混入プロセスの非定常電磁熱流体シミュレーション

    徂徠 帆夏, 岸本 陽介, 吉川 穣, 杉本 真, 古免 久弥, 茂田 正哉

    第24回日本伝熱学会東北支部学生発表会　2024年5月11日

  47. 二相系格子ボルツマン法を用いた多孔質構造内への液の浸潤シミュレーション 招待有り

    杉本 真

    化学工学会第89年会　2024年3月20日

  48. 人為的に破断された液膜下流で生成される液滴の直径と液膜厚さの計測

    吉川 穣, 織田 康嵩, 富田 慎吾, 鶴見 俊介, 岸本 陽介, 杉本 真, 茂田 正哉

    日本機械学会東北支部 第59期総会・講演会　2024年3月15日

  49. 固液相変化および液相間密度差を有する二成分混相熱流体シミュレーションのための粒子法の開発

    村上 怜史, 富田 慎吾, 吉川 穣, 杉本 真, 茂田 正哉

    日本機械学会東北支部 第54回学生員卒業研究発表講演会　2024年3月14日

  50. 非定常性を有するArアークプラズマへの空気混入過程の電磁熱流体シミュレーション

    徂徠 帆夏, 岸本 陽介, 吉川 穣, 杉本 真, 茂田 正哉

    日本機械学会東北支部 第54回学生員卒業研究発表講演会　2024年3月14日

  51. 二相系格子ボルツマン法を用いた固体柱衝突時の液膜破砕現象の数値シミュレーション

    石川 芳成, 吉川 穣, 杉本 真, 茂田 正哉

    日本機械学会東北支部 第54回学生員卒業研究発表講演会　2024年3月14日

  52. フェーズフィールド－格子ボルツマン法によるティグ溶接中の溶融電極飛散現象の数値解析

    杉本 真, 茂田 正哉

    第264回溶接法研究委員会　2024年1月30日

  53. フェーズフィールド格子ボルツマン法によるマイクロスケール多孔質構造への液相浸潤シミュレーション 招待有り

    杉本 真

    精密工学会 ナノ精度機械加工専門委員会 第12回ナノ精度チャンネル　2024年1月25日

  54. 格子ボルツマン法による導電性気液混相流の数値シミュレーション

    杉本 真, 茂田 正哉

    日本流体力学会 第37回数値流体力学シンポジウム　2023年12月16日

  55. Numerical investigation of wettability effects on liquid infiltration into porous media using two-phase lattice Boltzmann method 招待有り

    Makoto Sugimoto

    The 9th Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow (ASCHT2023)　2023年12月5日

  56. Three-Dimensional SPH Simulation for Lava Flow Phenomena

    Shingo Tomita, Joe Yoshikawa, Makoto Sugimoto, Hisaya Komen, Masaya Shigeta

    VIII International Conference on Particle-Based Methods (PARTICLES 2023)　2023年10月11日

  57. 安定解析可能な気液二相熱流動解析手法の開発及びステータコイル直接冷却解析への応用

    阿久根 啓汰, 杉本 真, 金田 昌之, 須賀 一彦

    日本混相流学会 混相流シンポジウム2023　2023年8月25日

  58. Lattice Boltzmann Simulation of Liquid Infiltration into Microscale Porous Structure

    Makoto Sugimoto, Masayoshi Mizutani, Naoki Takano, Masaya Shigeta

    ASME-JSME-KSME Joint Fluids Engineering Conference 2023 (AJK FED2023)　2023年7月12日

  59. 三次元二相系格子ボルツマン法のAMR実装とその評価

    宮﨑 巽也, 金田 昌之, 杉本 真, 須賀 一彦

    第28回計算工学講演会　2023年6月1日

  60. Time-Dependent Numerical Simulation of Heat and Mass Transport in a Water Plasma Jet with Air Entrainment

    Yosuke Kishimoto, Makoto Sugimoto, Masaya Shigeta, Manabu Tanaka, Takayuki Watanabe

    25th International Symposium on Plasma Chemistry (ISPC25)　2023年5月23日

  61. Numerical Study of the Collective Formation Process of Fe-Al Alloy Nanoparticles in Thermal Plasma Tail Using Multi-Component Co-condensation Model

    Shunsuke Tsurumi, Makoto Sugimoto, Masaya Shigeta, Jian Wang, Yusuke Hirayama

    25th International Symposium on Plasma Chemistry (ISPC25)　2023年5月22日

  62. 周囲空気の巻込みを伴う水プラズマジェットの非定常数値シミュレーション

    岸本 陽介, 吉川 穣, 杉本 真, 田中 学, 渡辺 隆行, 茂田 正哉

    第23回日本伝熱学会東北支部学生発表会　2023年5月13日

  63. 粒子法を用いた溶岩流を模擬した溶融金属の斜面流下シミュレーション

    富田 慎吾, 吉川 穣, 杉本 真, 古免 久弥, 茂田 正哉

    第23回日本伝熱学会東北支部学生発表会　2023年5月13日

  64. 熱プラズマ下流域における二元系合金ナノ粒子の集団的生成過程の数値解析

    鶴見 俊介, 吉川 穣, 杉本 真, 平山 悠介, 茂田 正哉

    第23回日本伝熱学会東北支部学生発表会　2023年5月13日

  65. Wetting Characterization of the Liquid Poured onto the Square Rod Array

    Masayuki Kaneda, Zelin Li, Makoto Sugimoto, Tatsuya Miyazaki, Keita Akune, Kazuhiko Suga

    International Conference on Multiphase Flow (ICMF 2023)　2023年4月3日

  66. Phase-field法における表面張力モデルおよび差分スキームの検討

    杉本 真, 金田 昌之, 須賀 一彦

    日本機械学会東北支部 第58期総会・講演会　2023年3月17日

  67. 粒子法を用いた溶岩流現象の数値シミュレーション

    富田 慎吾, 杉本 真, 茂田 正哉

    日本機械学会東北支部 第53回学生員卒業研究発表講演会　2023年3月7日

  68. 高周波誘導熱プラズマ下流域における合金ナノ粒子群の集団形成過程の数値解析的研究

    鶴見 俊介, 杉本 真, 茂田 正哉

    日本機械学会東北支部 第53回学生員卒業研究発表講演会　2023年3月7日

  69. 空気巻込みを伴う水プラズマジェットの非定常数値シミュレーション

    岸本 陽介, 杉本 真, 茂田 正哉

    日本機械学会東北支部 第53回学生員卒業研究発表講演会　2023年3月7日

  70. 高周波誘導熱プラズマ流内における金属粉末粒子の輸送及び相変化過程の数値シミュレーション

    織田 康嵩, 杉本 真, 茂田 正哉

    2022年度 スマートプロセス学会 学術講演会　2022年11月15日

  71. 相変化を伴う溶融金属の斜面流下現象の三次元粒子法シミュレーション

    富田 慎吾, 杉本 真, 茂田 正哉

    2022年度 スマートプロセス学会 学術講演会　2022年11月15日

  72. 熱プラズマ下流域における二元系合金ナノ粒子生成プロセスの数値解析的研究

    鶴見 俊介, 杉本 真, 茂田 正哉

    2022年度 スマートプロセス学会 学術講演会　2022年11月15日

  73. 水プラズマジェットの外気巻込み過程の数値シミュレーション

    岸本 陽介, 杉本 真, 茂田 正哉

    2022年度 スマートプロセス学会 学術講演会　2022年11月15日

  74. 気液混相流の格子ボルツマンモデリングおよび複雑構造周りの流体挙動解析 招待有り

    杉本 真

    第35回LBM研究会　2022年8月12日

  75. Development of Thermal Lattice Boltzmann Method in Transforming Liquid

    Makoto Sugimoto, Kengo Toyama, Tatsuya Miyazaki, Masayuki Kaneda, Kazuhiko Suga, Masaya Shigeta

    The 5th International Union of Materials Research Societies International Conference of Young Researchers on Advanced Materials (IUMRS-ICYRAM2022)　2022年8月4日

  76. 濡れ性境界条件を有するPhase-field LBMへのAMR法の実装

    宮﨑 巽也, 杉本 真, 金田 昌之, 須賀 一彦

    第27回計算工学講演会　2022年6月3日

  77. 二相系格子ボルツマン法による水平角柱群への液の浸潤解析

    杉本 真, 宮﨑 巽也, 李 澤林, 金田 昌之, 須賀 一彦

    日本機械学会 関西支部第97期定時総会講演会　2022年3月16日

  78. 簡素化自動車用ステータコイル構造における冷却液挙動シミュレーション

    杉本 真, 宮﨑 巽也, 李 澤林, 金田 昌之, 須賀 一彦

    日本流体力学会 第35回数値流体力学シンポジウム　2021年12月15日

  79. Two-phase flow simulation of the coolant onto simplified stator coil structure

    Makoto Sugimoto, Tatsuya Miyazaki, Zelin Li, Masayuki Kaneda, Kazuhiko Suga

    74th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics　2021年11月23日

  80. 水平角柱群に流下した冷却液挙動に関する数値解析

    宮﨑 巽也, 杉本 真, 李 澤林, 金田 昌之, 須賀 一彦

    日本混相流学会 混相流シンポジウム2021　2021年8月22日

  81. Lattice Boltzmann simulation of liquid falling on horizontal rectangular pillar arrays

    Makoto Sugimoto, Tatsuya Miyazaki, Zelin Li, Masayuki Kaneda, Kazuhiko Suga

    13th International Conference on Computational Heat Mass and Momentum Transfer (ICCHMT2021)　2021年5月18日

  82. 界面蒸発モデルを改良した二相系格子ボルツマン法の開発

    杉本 真, 澤田 祐太, 金田 昌之, 須賀 一彦

    日本機械学会 関西支部第96期定時総会講演会　2021年3月18日

  83. 水平角柱群に流下した液体挙動の数値解析

    宮﨑 巽也, 杉本 真, 金田 昌之, 須賀 一彦

    日本機械学会関西学生会2020年度学生員卒業研究発表講演会　2021年3月16日

  84. Phase-Field LBMへの蒸発モデルの実装

    杉本 真

    日本伝熱学会 第57回日本伝熱シンポジウム BPAオンラインセッション　2020年9月28日

  85. 蒸発を考慮した保存形Allen-Cahn方程式に基づく二相系格子ボルツマン法の開発

    杉本 真, 澤田 祐太, 金田 昌之, 須賀 一彦

    日本流体力学会 年会2020　2020年9月19日

  86. Phase-field lattice Boltzmann simulation for wetting phenomena in low capillary number

    Makoto Sugimoto, Taketsugu Okada, Masayuki Kaneda, Kazuhiko Suga

    SWEP Workshop 2020　2020年6月5日

  87. Phase-Field LBMへの蒸発モデルの実装

    澤田 祐太, 杉本 真, 金田 昌之, 須賀 一彦

    日本伝熱学会 第57回日本伝熱シンポジウム　2020年6月4日

  88. 二相系LBMにおける三次元曲面上の濡れ性境界条件の改良

    杉本 真, 金田 昌之, 須賀 一彦

    日本機械学会 関西支部第95期定時総会講演会　2020年3月12日

  89. 二相系格子ボルツマン法における動的濡れモデルの実装

    岡田 健嗣, 杉本 真, 金田 昌之, 須賀 一彦

    日本機械学会関西学生会2019年度学生員卒業研究発表講演会　2020年3月10日

  90. Development of Two-Phase Lattice Boltzmann Method on Smoothed Surfaces

    Makoto Sugimoto, Masayuki Kaneda, Kazuhiko Suga

    The 2nd Pacific Rim Thermal Engineering Conference (PRTEC2019)　2019年12月17日

  91. PHASE-FIELD LATTICE BOLTZMANN METHOD FOR HIGH DENSITY RATIO

    Makoto Sugimoto, Masayuki Kaneda, Kazuhiko Suga

    The 7th Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow (ASCHT2019)　2019年9月5日

  92. 格子ボルツマン法による多孔体界面の液滴挙動解析

    杉本 真, 金田 昌之, 須賀 一彦

    日本機械学会 関西支部第94期定時総会講演会　2019年3月11日

  93. 圧力発展格子ボルツマン法による多孔体表面の液滴挙動解析

    杉本 真, 金田 昌之, 須賀 一彦

    日本流体力学会 第32回数値流体力学シンポジウム　2018年12月13日

  94. Numerical simulation of a droplet on a porous wall

    Makoto Sugimoto, Masayuki Kaneda, Kazuhiko Suga

    The 2nd Joint Symposium on Advanced Mechanical Science & Technology　2018年11月28日

  95. 圧力発展格子ボルツマン法による基板上液滴の数値解析

    杉本 真, 比嘉 竜也, 金田 昌之, 須賀 一彦

    日本機械学会 第31回計算力学講演会　2018年11月24日

  96. Numerical simulation of droplet on porous media by the conservative Allen-Cahn based phase-field LBM

    Makoto Sugimoto, Tatsuya Higa, Masayuki Kaneda, Kazuhiko Suga

    The 29th International Symposium on Transport Phenomena (ISTP29)　2018年11月1日

  97. 液滴解析における圧力発展LBMの評価

    比嘉 竜也, 杉本 真, 金田 昌之, 須賀 一彦

    日本機械学会関西学生会2017年度学生員卒業研究発表講演会　2018年3月10日

  98. Phase Field LBMによる多孔体表面から内部へ移動する液滴の挙動

    小野 洋祐, 杉本 真, 金田 昌之, 須賀 一彦

    日本機械学会 第30回計算力学講演会　2017年9月17日

  99. 二相系格子ボルツマン法における濡れ性境界条件の評価

    杉本 真, 小野 洋祐, 金田 昌之, 須賀 一彦

    日本機械学会 関西学生会平成28年度学生員卒業研究発表講演会　2017年3月11日

  100. Phase-Field LBMにおける濡れ面境界条件の評価

    杉本 真, 小野 洋祐, 金田 昌之, 須賀 一彦

    日本流体力学会 第30回数値流体力学シンポジウム　2016年12月13日

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共同研究・競争的資金等の研究課題 7

  1. 気液混相電磁流体シミュレーションによるプラズマと気液界面挙動の相互作用の解明

    杉本 真

    2025年4月1日 ～ 2027年3月31日

  2. プラズマ気液界面反応の時空間ダイナミクス解明が拓く革新的活性種制御合成技術

    金子 俊郎, 高島 圭介, 佐々木 渉太, 茂田 正哉, 杉本 真

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (S)

    研究機関：Tohoku University

    2022年4月 ～ 2027年3月

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    本研究では，プラズマと低次元界面液体との界面層における，電荷・気流，液体形状変化が相互作用する特異的な界面反応を解明し，プラズマ照射液体内の反応生成物の完全制御の学術基盤を構築することを目的としている．初年度の2022年度は以下の成果を得た． ①プラズマ生成活性種・電荷の低次元界面液体への独立制御供給技術の開発：2022年度は，二つのプラズマ（『電荷制御プラズマ』と『活性種制御プラズマ』）と液柱流の接触を時間・空間的に制御できる新たな装置開発に注力した．『電荷制御プラズマ』に必要な電圧波形を生成するナノ秒パルス電源開発を行い，空間的に局在する液体表面電荷の生成が確認された．『活性種制御プラズマ』として必要な，気相液相の混相流を横切る時間制御されたプラズマ生成を，浮遊電極導入と高周波交流放電により実現した． ②プラズマ照射低次元界面液体での活性種，電荷の計測手法の確立：【電界・電荷計測】『電荷制御プラズマ』の下流に，低速且つ微量な電荷の運動を捕捉できる静電プローブおよび回路を開発することに成功した．【活性種計測】時間・空間的に非一様な液柱流の流れ方向分布を得るために，新たに空気噴射による活性種のサンプル法を開発した．これにより，気液界面プラズマに生じる，空間局在した活性種の計測が可能となった． ③低次元界面液体の形状変化と化学反応のシミュレーション手法の開発：気流および電磁場との相互作用によって形状変化が生じる二次元液柱流をシミュレートできる数値計算手法を開発した．界面変形にともなう電磁気力の集中と増大によって液面の形状変化が促進されるプロセスや，気流の影響を受けて安定的な流下を維持できずに液柱が破断に至る過程も再現された．流体内部の物質輸送を同時に扱うことのできる機能の開発も進みつつある．

  3. 気孔欠陥抑制に向けた溶融池内への気泡侵入および気泡の輸送・排出プロセスの数値解析的研究

    杉本 真

    2025年4月 ～ 2026年3月

  4. 複雑構造周りにおける成膜現象への接触角ヒステリシスの影響の解明

    杉本 真

    2023年4月 ～ 2025年3月

  5. 欠陥レスな金属粉末製造を目指した液膜微粒化手法の確立

    杉本 真, 茂田 正哉

    2024年6月 ～ 2025年2月

  6. 複雑構造周りにおける液滴蒸発後の溶質膜形状制御因子の解明

    杉本 真

    2022年8月 ～ 2024年3月

    詳細を見る 詳細を閉じる

    本研究の目的は，1)固気液三相の温度場，気相中の溶媒濃度場，液相中の溶質濃度場，および液相の蒸発の全てを同時に解析可能な，汎用的気液混相流解析ツールの開発，2)開発した手法を用いた複雑構造周りにおける液滴蒸発後に形成される三次元溶質膜形状の制御因子の解明の二点である．2022年度には目的1)のうち，界面の大変形を伴い，かつ気液間の熱容量比が大きい気液二相流現象を取り扱うことが可能な，気液二相熱流動シミュレーション手法の開発を行った．本研究では，複雑構造周りにおける界面の大変形の計算に適した二相系格子ボルツマン法をベースとして手法開発を行った．開発した手法の計算精度を検証するために，周囲の気体と等速で運動する液滴のシミュレーションを行った．このとき，気液の密度比が大きい場合には，界面周りの速度場に大きな誤差が生じ，加えて熱容量比が大きい場合には，液滴周りで非物理的な温度分布を示すことがわかった．この問題は計算スキームがガリレイ不変性を満足していないことに起因すると考え，高次精度でガリレイ不変性を満足するキュムラント格子ボルツマン法を実装することで，問題の解決を図った．これにより，液滴周りの非物理的な温度分布の発生を抑制することができた．また，表面張力を考慮した計算では，表面張力の計算誤差に起因して，気液界面周りの速度誤差も大きくなった．そこで，従来手法において用いられる複数の表面張力モデルについて，計算精度の評価を行い，生じる速度誤差の小さい表面張力モデルならびに差分スキームの提案を行った．

  7. 複雑界面における蒸発液滴の包括的移動現象解析ツールの開発

    杉本 真

    2021年4月 ～ 2023年3月

    詳細を見る 詳細を閉じる

    本研究では複雑流路内の気液二相流解析に適した手法である二相系格子ボルツマン法に対して，蒸発の影響を実装した．蒸発現象を解析可能な二相系格子ボルツマン法を開発した例は過去に報告されているが，従来手法では液相の蒸発速度を過剰に見積もる問題が報告されていた．本研究では，この問題の原因が格子ボルツマン法の時間発展方程式に含まれる誤差項にあると考え，誤差項を打ち消すための項を付加することでこの問題を解決した．加えて，相の移流拡散方程式として二階の偏微分方程式である保存形Allen-Cahn方程式を用いることで，従来手法で用いられるCahn-Hilliard方程式（四階偏微分方程式）を解くよりも低コストかつ安定的に高密度比解析が可能となった．また，本手法を平板上三次元蒸発液滴に適用し，親液性表面において液滴の接触線付近の蒸発速度が高くなる現象を再現することができた．以上の結果をPhysical Review Eに発表した． 次に，温度場の影響を実装した二相系格子ボルツマン法の開発に着手した．しかしながら気液界面が変形・移動する解析において，界面付近で非物理的な温度分布が現れることがわかった．そこで本研究では温度分布を考慮した二相流解析の足掛かりとして，液相粘度の異なる複数の等温場解析を行うことで，温度場が液の濡れ広がりに及ぼす影響を疑似的に調査した．解析対象として水平角柱群への液の流下現象を選択し，液相粘度と角柱間隔が角柱表面の濡れ面積に及ぼす影響について調査した．その結果，レイノルズ数の平方根と角柱間隔の積を用いて濡れ面積を整理することで，統一的な傾向を見出すことができた．単層の角柱群の結果を混相流シンポジウムにて発表し，混相流学会誌「混相流」の精選論文特集号に選ばれた．また複層の角柱群の結果をICCHMTにて発表し，EntropyのSelected paperとして発表した．

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担当経験のある科目(授業) 2

  1. 機械知能・航空実験II　東北大学

  2. 機械知能・航空実験I　東北大学