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HUSCAP: Hokkaido University Collection of Scholarly and Academic Papers (open access)

1. Kazumichi Kobayashi, Kota Aoki, Hirofumi Tabe, Hiroyuki Fujii, Toshiki Nara, Hideyoshi Takashima, Nobuyuki Oshima, Masao Watanabe: Couette flow at high Knudsen number between wall and liquid boundaries, Physics of Fluid, 35 082021 PP.1-8 (2023)
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2. Hiroyuki Fujii, Koyata Nishikawa, Hyeonwoo Na, Yuki Inoue, Kazumichi Kobayashi, Masao Watanabe:
  Numerical study of light scattering and propagation in soymilk: Effects of particle size distributions, concentrations, and medium sizes, Infrared Physics & Technology, 132 104753 PP.1-9 (2023)
  (Link)(HUSCAP)
  （概要）高濃度な多成分のコロイド溶液である豆乳の光散乱と光伝搬をマルチスケールの観点より数値解析した。散乱特性の体積分率依存性の実験データとの比較検証より、構築モデルの妥当性を示した。また、実際の光計測で重要となる、溶液の有限サイズ効果を解析し、直径2cm 以上の円筒容器であれば、液面以外の境界による影響が小さいことを明らかにした。＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋
3. Kotaro Ohashi, Kazumichi Kobayashi, Hiroyuki Fujii, Masao Watanabe:
  Vapor condensation induced by fast-moving liquid film in the presence of noncondensable gas molecules, International Communications in Heat and Mass Transfer, 142 106622 PP.1-8 (2023)
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4. Ryunosuke Adachi, Kazumichi Kobayashi, Hiroyuki Fujii, Toshiyuki Sanada, Masao Watanabe:
  Wetting failure in the early stage of water drop impact on a smooth solid surface, Physics of Fluid, 34 062116 PP.1-13 (2022)
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5. Hiroyuki Fujii, Iori Terabayashi, Kazumichi Kobayashi, Masao Watanabe :
  Modeling photoacoustic pressure generation in colloidal suspensions at different volume fractions based on a multi-scale approach, Photoacoustics, 27 100368 PP.1-10 (2022)
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  （概要）高密度なコロイド溶液における光音響波の初期圧力をマルチスケールの観点からモデル化した。光散乱特性と熱力学特性を微視的なスケールで、光伝播を巨視的なスケールでモデル化した。熱力学特性に比べて光散乱特性の方が構造特性と相関しており、初期圧力の寄与も大きいことを明らかにした。
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6. Hirofumi Tabe, Kiryu Hiramatsu, Kazumichi Kobayashi, Hiroyuki Fujii, Masao Watanabe, Tsuyoshi Totani :
  Molecular dynamics study of evaporation induced by locally heated argon liquid, Applied Thermal Engineering, 212 118472 PP.1-7 (2022)
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7. Hirofumi Tabe, Kazumichi Kobayashi, Hiroyuki Fujii, Masao Watanabe:
  Molecular dynamics simulation of evaporation coefficient of vapor molecules during steady net evaporation in binary mixture system, International Journal of Heat and Mass Transfer, 188 122663 PP.1-12 (2022)
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8. Hiroyuki Fujii, Moegi Ueno, Yuki Inoue, Toshiaki Aoki, Kazumichi Kobayashi, Masao Watanabe:
  Model equations of light scattering properties and a characteristic time of light propagation for polydisperse colloidal suspensions at different volume fractions, Optics Express, 30 PP.3538-3552 (2022)
  (Link) (HUSCAP)
  （概要）多分散のコロイド溶液における散乱特性や光伝播の特性時間のモデル式を提案した。モデル式によって、干渉散乱理論やふく射輸送論の計算結果を解析し、電場の干渉を特徴づける有効係数を算出した。この有効係数の波長依存性を明らかにした。さらに、計算結果を無次元解析することにより、散乱特性や特性時間の普遍性を明らかにした。＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋
9. Hiroyuki Fujii, Iori Terabayashi, Toshiaki Aoki, Yuki Inoue, Hyeonwoo Na, Kazumichi Kobayashi, Masao Watanabe:
  Numerical study of near-infrared light propagation in aqueous alumina suspensions using the steady-state radiative transfer equation and dependent scattering theory, Applied Sciences, 12 1190 PP.1-12 (2022)
  (Link) (HUSCAP)
  （概要）アルミナ水溶液は生体の光学特性を記述する模擬溶液として広く使用されている。本論文ではアルミナ水溶液に対して、干渉散乱理論より散乱特性の体積分率依存性を計算し、その結果をふく射輸送方程式と光拡散方程式に組み込み、光伝播を数値計算した。これまでは解析解を用いてきたが、本論文で有限差分法と離散方位法による数値計算を実施した。拡散近似が適用可能な体積分率や空間領域について明らかにした。＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋
10. Kotaro Ohashi, Kazumichi Kobayashi, Hiroyuki Fujii, Masao Watanabe:
  Mean-field kinetic theory analysis of vapor flow between evaporating and condensing interfaces in the presence of non-condensable gas molecules, Physics of Fluid, 33 122017 PP.1-13 (2021)
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11. Hirofumi Tabe, Kazumichi Kobayashi, Hiroyuki Fujii, Masao Watanabe:
  Molecular dynamics study on characteristics of reflection and condensation molecules at vapor–liquid equilibrium state, PLOS ONE, 16 e0248660 PP.1-19 (2021)
  (Link)
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12. Hiroyuki Fujii, Go Chiba, Yukio Yamada, Yoko Hoshi, Kazumichi Kobayashi, Masao Watanabe:
  A comparative study of the delta-Eddington and Galerkin quadrature methods for highly forward scattering of photons in random media, Journal of Computational Physics, 423 109825 PP.1-14 (2020)
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  （概要）生体や農産物における光伝播を理解することは光イメージングや分光法において重要である。輻射輸送方程式によって光伝播が解析されている。この方程式は線形のBoltzmann方程式であり、散乱積分項を有している。生体や農産物は光を強く前方に散乱させることが知られ、散乱積分項の計算を困難にしている。この困難を解決するために、delta-Eddington法など様々な方法が開発されてきた。本論文では、delta-Eddington法とGalerkin求積法を比較して、汎用性や精度を数値解析した。Galerkin求積法がより汎用性が高いことを示した。また、２つの方法を組み合わせた手法を開発し、その有用性を示した。
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13. Hiroyuki Fujii, Leung Tsang, Jiyue Zhu, Koki Nomura, Kazumichi Kobayashi, Masao Watanabe:
  Photon transport model for dense polydisperse colloidal suspensions using the radiative transfer equation combined with the dependent scattering theory, Optics Express, 28 PP.22962-22977 (2020)
  (Link) (HUSCAP)
  （概要）コロイド溶液は生体や農産物の光散乱の基礎研究に使用されている。コロイド溶液は、μmスケールの粒子が溶媒中に分散している系であり、牛乳や豆乳はコロイド溶液の例である。コロイド粒子群から散乱された電磁波の位相の重なりに起因する干渉効果が光散乱の特性に大きく影響を及ぼす。本論文では粒径分布を有した溶液に対して干渉効果を考慮した電磁波理論を開発し、光の散乱特性を数値計算した。また、散乱特性の結果を輻射輸送方程式に組み込み、２つのスケールにおける光伝播モデルを開発した。干渉効果が光の散乱特性を介して光伝播に影響を及ぼすことを明らかにした。
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14. Hirofumi Tabe, Kazumichi Kobayashi, Hisao Yaguchi, Hiroyuki Fujii, Masao Watanabe:
  Levitation mechanism of impacting nanodroplet on heated wall, International Journal of Thermal Sciences, 150 106203 PP.1-10 (2020)
  (Link)
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15. Kotaro Ohashi, Kazumichi Kobayashi, Hiroyuki Fujii, Masao Watanabe: Evaporation coefficient and condensation coefficient of vapor under high gas pressure conditions, Scientific Reports, 10 8143 PP.1-10 (2020)
  (Link) (HUSCAP)
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16. Hiroyuki Fujii, Moegi Ueno, Kazumichi Kobayashi, Masao Watanabe: Characteristic length and time scales of the highly forward scattering of photons in random media, Applied Sciences, 10 93 PP.1-16 (2020)
  (Link) (HUSCAP)
  （概要）生体や農産物における光伝播は輻射輸送論で記述される。輻射輸送論では、光をエネルギー粒子（輻射）として捉え、散乱があまりされていない弾道的な光のスケール（弾道領域）と散乱が多数回行われ拡散的な光のスケール（拡散領域）に大別される。特に拡散領域については、光拡散方程式の適用が可能であるため、先行研究では議論されてきた。しかし、弾道領域と拡散領域の間はあまり議論されていなかった。本論文では、様々な光学特性値を有したランダム媒体に対して、光伝播の特性時間を数値解析し、２つの領域が間に存在することを示した。
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17. Kyohei Yamamoto, Kazumichi Kobayashi, Masao Watanabe, Hiroyuki Fujii, Misaki Kon, Hiroyuki Takahira:
  Influence of a small amount of noncondensable gas on shock wave generation inside a collapsing vapor bubble, Physical Review Fluids, 4 063603 PP.1-10 (2019)
  (Link) (HUSCAP)
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18. Taku Ashida, Masao Watanabe, Kazumichi Kobayashi, Hiroyuki Fujii, Toshiyuki Sanada:
  Hidden prompt splashing by corona splashing at drop impact on a smooth dry surface, Physical Review Fluids, 5 011601 PP.1-9 (2019)
  (Link) (HUSCAP)
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19. Hirofumi Tabe, Kazumichi Kobayashi, Hisao Yaguchi, Hiroyuki Fujii, Masao Watanabe:
  Influence of liquid–solid intermolecular force on levitation of impacting nanodroplet, Heat Mass Transfer, 55 4 PP.993-1003 (2019)
  (Link) (HUSCAP)
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20. 世古和也, 小林一道, 藤井宏之, 渡部正夫:
  集束超音波と液面の干渉による微細液滴の生成, 混相流, 32 pp.59-64 (2018)
  (Link)
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21. Hiroyuki Fujii, Yukio Yamada, Go Chiba, Yoko Hoshi, Kazumichi Kobayashi, Masao Watanabe:
  Accurate and efficient computation of the 3D radiative transfer equation in highly forward-peaked scattering media using a renormalization approach, Journal of Computational Physics, 374, PP.591-604 (2018)
  (Link) (HUSCAP)
  （概要）生体や農産物における光伝播の解析に、輻射輸送方程式が使用されている。この方程式は線形のBoltzmann方程式であり、散乱積分項を有している。生体や農産物は光を強く前方に散乱させることが知られ、散乱積分項の計算を困難にしている。散乱積分項には、光の散乱確率を記述する位相関数を含み、位相関数を再規格化する手法が従来とられた。従来法の有用性はあるものの、より精度の高い手法の開発が求められている。本論文では、二重指数関数法に基づいて位相関数を再規格化する手法を開発した。従来法よりも精度が高いことを示した。
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22. Kazumichi Kobayashi, Takahiro Nagayama, Masao Watanabe, Hiroyuki Fujii, Misaki Kon:
  Molecular gas dynamics analysis on condensation coefficient of vapour during gas-vapour bubble collapse, Journal of Fluid Mechanics, 856 No.10 PP.1045-1063 (2018)
  (Link)
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23. Hiroyuki Fujii, Yukio Yamada, Yoko Hoshi, Shinpei Okawa, Kazumichi Kobayashi, Masao Watanabe:
  Light propagation model of titanium dioxide suspensions in water using the radiative transfer equation, Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis, 123 PP.439-453 (2018)
  (Link) (HUSCAP)
  （概要）光触媒の性能評価として、光がどのように伝播し、吸収されるのか定量的に把握することが重要である。生体イメージングの分野と同様に、光触媒の分野でも輻射輸送方程式が適用されている。光学特性値が異なっているものの、光を前方に散乱させることは生体や光触媒のシステムで共通である。光触媒のシステムである、酸化チタン水溶液を考え、研究代表者らが開発している位相関数の再規格化法を適用した。酸化チタン水溶液の場合でも、開発した手法は有用である結果を得た。
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24. Hiroyuki Fujii, Yukio Yamada, Kazumichi Kobayashi, Masao Watanabe, Yoko Hoshi:
  Modeling of light propagation in the human neck for diagnoses of thyroid cancers by diffuse optical tomography, International Journal for Numerical Methods in Biomedical Engineering, 33 e2826 PP.1-12 (2017)
  (Link) (HUSCAP)
  （概要）拡散光トモグラフィは生体深部イメージングを目的に開発が進められている技術である。近年、拡散光トモグラフィを甲状腺腫瘍診断への応用が期待され、研究が進められている。応用するためには、ヒト頸部（首）内の光伝播を理解することが重要である。本論文では、輻射輸送方程式より内部の光伝播を数値解析した。頸部前方に存在する気管による光の反射・屈折が頸部内部の光伝播に強く影響を及ぼすことを明らかにした。
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25. 森川昌太郎, 立藏祐樹, 小林一道, 藤井宏之, 渡部正夫, 佐々木浩一:
  蒸発・凝縮を伴う球形気泡の崩壊現象における凝縮係数の影響, ながれ, 36 pp.105-108 (2017)
  (Link)
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26. Kazumichi Kobayashi, Kiyofumi Sasaki, Misaki Kon, Hiroyuki Fujii, Masao Watanabe:
  Kinetic boundary conditions for vapor–gas binary mixture, Microfluidics and Nanofluidics, 21 53 PP.1-13 (2017)
  (Link) (HUSCAP)
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27. Hiroyuki Fujii, Shinpei Okawa, Yukio Yamada, Yoko Hoshi, Masao Watanabe:
  Renormalization of the highly forward-peaked phase function using the double exponential formula for radiative transfer, Journal of Mathematical Chemistry, 54 PP.2048-2061 (2016)
  (Link) (HUSCAP)（概要）３次元かつ光を前方に散乱させる媒体である、生体や農産物における光伝播を詳細に明らかにするためには、３次元の輻射輸送方程式を精度よく、また効率よく計算する必要がある。そのためには、光散乱の確率分布を表す位相関数の再規格化手法の開発が重要である。本論文では、数値積分法の一つである二重指数関数法を用いて再規格化法を初めて開発した。
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28. Kazumichi Kobayashi, Kazuki Konno, Hisao Yaguchi, Hiroyuki Fujii, Toshiyuki Sanada, Masao Watanabe:
  Early stage of nanodroplet impact on solid wall, Physics of Fluids, 28 032002 PP.1-10 (2016)
  (Link) (HUSCAP)
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29. Hiroyuki Fujii, Shinpei Okawa, Ken Nadamoto, Eiji Okada, Yukio Yamada, Yoko Hoshi, Masao Watanabe:
  Numerical modeling of photon migration in human neck based on the radiative transport equation, Journal of Applied Nonlinear Dynamics, 5 PP. 117-125 (2016)
  (Link) (HUSCAP) (arXiv)
  （概要）拡散光トモグラフィを甲状腺腫瘍診断に適用することを目的とし、ヒト頸部（首）モデルを構築し、頸部内部の光伝播を輻射輸送方程式より数値解析した。この内容を発展させたのが、文献８となる。
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30. Hiroyuki Fujii, Shinpei Okawa, Yukio Yamada, Yoko Hoshi:
  Hybrid model of light propagation in random media based on the time-dependent radiative transferand diffusion equations, Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, 147 PP. 145-154 (2014)
  (Link)(HUSCAP)
  （概要）拡散光トモグラフィでは、計算精度と効率を両立した光伝播モデルが必要である。本論文では、輻射輸送方程式と光拡散方程式を時間と空間領域で連結したモデルを開発した。計算領域の区分については、光伝播の特性時間を無次元解析の結果に基づいて実施した。輻射輸送方程式を全領域で計算した場合と比較して、計算時間を1/4に短縮した。
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31. Hiroyuki Fujii and Michio Tokuyama:
  Dynamics of a single atom in ternary metallic glass-forming Cu60TixZr40-x melts by molecular-dynamics simulations, Physical Review E, 83 021502 PP. 1-8 (2011)
  (Link)
  （概要）異なる金属を混ぜると、ガラス状態になることが知られている。ガラス形成物質である、Cu-Ti-Zr溶融体について分子動力学シミュレーションを行い、拡散運動の普遍性を数値解析した。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　|