Computational Granular Dynamics Group

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Physics based computer graphics

Numerical modeling of industrial processes

Advanced multi-physics simulations

Journal papers (Recent 5 years)

• C. Fushimi, K. Yato, M. Sakai, T. Kawano, T. Kita, "Recent progress in efficient gas-solid cyclone separators with a high solids loading for large-scale fluidized beds," KONA Powder Part. J., 38 (2021) 94-109. https://doi.org/10.14356/kona.202100 (open access)
• Y. Mori, M. Sakai, “Visualization study on the coarse graining DEM for large-scale gas-solid flow systems,” Particuology (in press) https://doi.org/10.1016/j.partic.2020.07.001
• L. Yang, A. Buchan, D. Pavlidis, A. Jones, P. Smith, M. Sakai, C. Pain, "A three-phase interpenetrating continua approach for wave and porous structure interaction," Eng. Comput., (in press). https://doi.org/10.1108/EC-08-2019-0386
• Y. Mori, M. Sakai, "Development of a robust Eulerian-Lagrangian model for the simulation of an industrial solid-fluid system," Chem. Eng. J., 406 (2021) 126841. https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.126841 (open access)
• S. Li, S. Kajiwara, M. Sakai, "Numerical investigation on the mixing mechanism in a cross-torus paddle mixer using the DEM-CFD method," Powder Technol., 377 (2021) 89-102. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2020.08.085
• G. Duan, T. Matsunaga, A. Yamaji, S. Koshizuka, M. Sakai, "Imposing accurate wall boundary conditions in corrective matrix based MPS method for free surface flow," Int. J. Numer. Methods Fluids, 93 (2021) 148-175. https://doi.org/10.1002/fld.4878
• G. Duan, A. Yamaji, M. Sakai, "An incompressible-compressible Lagrangian particle method for bubble flows with a sharp density jump and boiling phase change," Comput. Methods Appl. Mech. Eng., 372 (2020) 113425. https://doi.org/10.1016/j.cma.2020.113425 (open access)
• Y. Mori, K. Takabatake, Y. Tsugeno, M. Sakai, "On artificial density treatment for the pressure Poisson equation in the DEM-CFD simulations," Powder Technol., 372 (2020) 48-58. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2020.05.116 (open access)
• P.M. Widartiningsih, Y. Mori, K. Takabatake, C.-Y. Wu, K. Yokoi, A. Yamaguchi, M. Sakai, "Coarse graining DEM simulations of a powder die-filling system," Powder Technol., 371 (2020) 83-95. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2020.05.063
• K. Takabatake, M. Sakai, "Flexible discretization technique for DEM-CFD simulations including thin walls," Adv. Powder Technol. 31 (2020) 1825-1837. https://doi.org/10.1016/j.apt.2020.02.017
• Z. Xie, Y. Shen, K. Takabatake, A. Yamaguchi, M. Sakai, "Coarse-grained DEM study of solids sedimentation in water," Powder Technol., 361 (2020) 21-32. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2019.11.034
• H. Udono, K. Uruga, T. Tsukada, M. Sakai, "Numerical study on rheological properties for dispersed and aggregated particle systems," Powder Technol., 361 (2020) 203-209. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2019.09.041
• M. Sakai, Y. Mori, X. Sun, K. Takabatake, "Recent progress on mesh-free particle methods for simulations of multi-phase flows: A review," KONA Powder Part. J., 37 (2020) 132-144. https://doi.org/10.14356/kona.2020017 (open access)
• L. Yang, J. Yang, E. Boek, M. Sakai, C.C. Pain, "Images based simulations of absolute permeability with massively parallel pseudo-compressible stabilised Finite Element solver," Comput. Geosci., 23 (2019) 881-893. 10.1007/s10596-019-09837-4
• Y. Yue, T. Wang, M. Sakai, Y. Shen, "Particle-scale study of spout deflection in a flat-bottomed spout fluidized bed," Chem. Eng. Sci., 205 (2019) 121-133. https://doi.org/10.1016/j.ces.2019.04.031
• M. Sakai, K. Takabatake, K. Tamura, K. Hatano, A. Minakuchi, "Why do wet-particles adhere to a high-speed roll in a three-roll mill?," Phys. Fluids, 31 (2019) 033302. https://doi.org/10.1063/1.5085693
• Y. Mori, C.-Y. Wu, M. Sakai, "Validation study on a scaling law model of the DEM in industrial gas-solid flows," Powder Technol., 343 (2019) 101-112. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2018.11.015
• X. Sun, M. Sun, K. Takabatake, C.C. Pain, M. Sakai, "Numerical simulation of free surface fluid flows through porous media by using the explicit MPS method," Transp. Porous Media, 127 (2019) 7-33. https://doi.org/10.1007/s11242-018-1178-z (open access)
• H. Yao, Y. Mori, K. Takabatake, X. Sun, M. Sakai, "Numerical investigation on the influence of air flow in a die filling process," J. Taiwan Inst. Chem. Eng., 90 (2018) 9-17. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2017.11.031
• K. Takabatake, Y. Mori, J.G. Khinast, M. Sakai, "Numerical investigation of a coarse-grain DEM in solid mixing in a spouted bed," Chem. Eng. J., 346 (2018) 416-426. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.04.015
• X. Sun, M. Sakai, "A liquid bridge model for spherical particles applicable to asymmetric configurations," Chem. Eng. Sci., 182 (2018) 28-43. https://doi.org/10.1016/j.ces.2018.02.034
• K. Yokoi, M. Furuichi, M. Sakai, "An efficient multi-dimensional implementation of VSIAM3 and its applications to free surface flows," Phys. Fluids, 29 (2017) 121611. https://doi.org/10.1063/1.4996183
• H. Udono, M. Sakai, "A numerical study on dynamic inertial focusing of microparticles in a confined flow," Granular Matter, 19 (2017) 79. https://doi.org/10.1007/s10035-017-0758-x
• X. Sun, M. Sakai, "Immersed boundary method with artificial density in pressure equation for modelling flows confined by wall boundaries," J. Chem. Eng. Jpn., 50 (2017) 161-169. https://doi.org/10.1252/jcej.16we115
• X. Sun, M. Sakai, "Direct numerical simulation of gas-solid-liquid flows with capillary effects: An application to liquid bridge forces between spherical particles," Phys. Rev. E, 94 (2016) 063301. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.94.063301
• K. Takabatake, X. Sun, M. Sakai, D. Pavlidis, J. Xiang, C.C. Pain, "Numerical study on a heat transfer model in a Lagrangian fluid dynamics simulation," Int. J. Heat Mass Transf., 103 (2016) 635-645. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.07.073
• G. Basinskas, M. Sakai, "Numerical study of the mixing efficiency of a batch mixer using the discrete element method," Powder Technol., 301 (2016) 815-829. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2016.07.017
• Y. Tsunazawa, D. Fujihashi, S. Fukui, M. Sakai, C. Tokoro, "Contact force model including the liquid-bridge force for wet-particle simulation using the discrete element method," Adv. Powder Technol., 27 (2016) 652-660. https://doi.org/10.1016/j.apt.2016.02.021
• G. Basinskas, M. Sakai, "Numerical study of the mixing efficiency of a ribbon mixer using the discrete element method," Powder Technol., 287 (2016) 380-394. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2015.10.017
• M. Sakai, "How should the discrete element method be applied in industrial systems?: A review," KONA Powder and Particle Journal, 33 (2016) 169-178. https://doi.org/10.14356/kona.2016023 (open access) [Most-Read Papers 2016; Hottest Papers Award 2016]
• X. Sun, M. Sakai, "Numerical simulation of two-phase flows in complex geometries by using the Volume-of-Fluid/Immersed-Boundary method," Chem. Eng. Sci., 139 (2016) 221-240. https://doi.org/10.1016/j.ces.2015.09.031 [Top25 Hottest Articles October to December 2015]

Books

4.		"気泡・分散系現象の基礎と応用" 化学工学会　監修 分担執筆：２．基礎～応用編 第４章 粉体・混相流の数値シミュレーションの基礎・応用 [in Japanese]	三恵社 (2016)
3.		"混相流の数値シミュレーション" 太田光浩, 酒井幹夫, 島田直樹, 本間俊司, 松隈洋介 著 “Numerical Simulation of multi-phase flows" written by M. Ohta, M. Sakai, N. Shimada, S. Honma, Y. Matsukuma [in Japanese]	丸善出版 Maruzen (2015)
2.		"粉体・ナノ粒子の創製と製造・処理技術" 小波盛佳, 松本幹治, 監修 分担執筆：第７章 第1節 粉体シミュレーション技術と実用化 [in Japanese]	株式会社テクノシステム (2014)
1.		"粉体の数値シミュレーション" 酒井幹夫 編著 "Numerical simulation of granular flows" written and editted by Mikio SAKAI [in Japanese]	丸善出版 Maruzen (2012)

Awards (Recent 5 years)

20-3.	化学工学会	第26回流動化・粒子プロセッシングシンポジウム 優秀プレゼンテーション賞（森）	2020年
20-2.	化学工学会	粒子・流体ﾌﾟﾛｾｽ部会 2020年度ｼﾝﾎﾟｼﾞｳﾑ賞 （プレゼンテーション賞）（森）	2020年
20-1.	粉体工学会	春期研究発表会奨励賞（柘野）	2020年
19-11.	化学工学会	第25回流動化・粒子ﾌﾟﾛｾｯｼﾝｸﾞｼﾝﾎﾟｼﾞｳﾑ 優秀ポスター賞（高畑）	2019年
19-10.	粉体工学会	技術賞	2019年
19-9.	APCChE2019	Excellent Poster Award (Putri)	2019年
19-8.	粉体工学情報センター	IP奨励賞	2019年
19-7.	化学工学会	横浜大会 最優秀学生賞（森）	2019年
19-6.	化学工学会	横浜大会 学生奨励賞（吉田）	2019年
19-5.	UK-China PTF7	Best Poster Award (Mori)	2019年
19-4.	DEM8	Best Poster Award (Mori)	2019年
19-3.	粉体工学会	ベストプレゼンテーション賞（高畑）	2019年
19-2.	化学工学会	第84回年会 優秀学生賞（高畑）	2019年
19-1.	日本原子力学会	計算科学技術部会 CG賞（田村）	2019年
18-14.	化学工学会	第24回流動化・粒子ﾌﾟﾛｾｯｼﾝｸﾞｼﾝﾎﾟｼﾞｳﾑ 優秀ポスター賞（森）	2018年
18-13.	CPT2018	Best Student Poster Award (Udono)	2018年
18-12.	化学工学会	粒子・流体ﾌﾟﾛｾｽ部会 2018年度ｼﾝﾎﾟｼﾞｳﾑ賞 （プレゼンテーション賞） （高畑）	2018年
18-11.	化学工学会	粒子・流体ﾌﾟﾛｾｽ部会 2018年度ｼﾝﾎﾟｼﾞｳﾑ賞 （プレゼンテーション賞） （森）	2018年
18-10.	粉体工学会	第53回技術討論会 学生優秀講演賞（川上）	2018年
18-9.	粉体工学会	第53回技術討論会 学生優秀講演賞（森）	2018年
18-8.	粉体工学会	第53回技術討論会 学生優秀講演賞（Yao）	2018年
18-7.	化学工学会	室蘭大会 学生奨励賞（田村）	2018年
18-6.	化学工学会	室蘭大会 最優秀学生賞（森）	2018年
18-5.	化学工学会	最優秀学生賞（鵜殿）	2018年
18-4.	日本原子力学会	計算科学技術部会 CG賞（高畑）	2018年
18-3.	日本原子力学会	計算科学技術部会 学生優秀講演賞（田村）	2018年
18-2.	日本原子力学会	計算科学技術部会 学生優秀講演賞（鹿島）	2018年
18-1.	ﾎｿｶﾜ粉体工学振興財団	研究者育成事業（鵜殿）	2018年
17-14.	化学工学会	第23回流動化・粒子ﾌﾟﾛｾｯｼﾝｸﾞｼﾝﾎﾟｼﾞｳﾑ 優秀ポスター賞（高畑）	2017年
17-13.	化学工学会	第23回流動化・粒子ﾌﾟﾛｾｯｼﾝｸﾞｼﾝﾎﾟｼﾞｳﾑ 優秀ポスター賞（森）	2017年
17-12.	粉体工学会	技術賞（共著者・森）	2017年
17-11.	化学工学会	粒子・流体ﾌﾟﾛｾｽ部会 2017年度ｼﾝﾎﾟｼﾞｳﾑ賞 （プレゼンテーション賞） （高畑）	2017年
17-10.	日本混相流学会	ベストプレゼンテーションアワード（鵜殿）	2017年
17-9.	日本混相流学会	ベストプレゼンテーションアワード（森）	2017年
17-8.	化学工学会	東京大会学生奨励賞（Yao）	2017年
17-7.	化学工学会	東京大会学生奨励賞（森）	2017年
17-6.	MMPE 2017	Outstanding Poster Presentaion Award (Udono)	2017年
17-5.	MMPE 2017	Outstanding Poster Presentaion Award (Mori)	2017年
17-4.	KONA Powder Part J	Hottest Papers Award 2016 (Journal IF=1.780 in 2015)	2017年
17-3.	日本原子力学会	計算科学技術部会 学生優秀講演賞（高畑）	2017年
17-2.	日本原子力学会	計算科学技術部会 学生優秀講演賞（荒木）	2017年
17-1.	ﾎｿｶﾜ粉体工学振興財団	研究者育成事業（鵜殿）	2017年
16-6.	化学工学会	第22回流動化・粒子ﾌﾟﾛｾｯｼﾝｸﾞｼﾝﾎﾟｼﾞｳﾑ 優秀ポスター賞（高畑）	2016年
16-5.	化学工学会	第22回流動化・粒子ﾌﾟﾛｾｯｼﾝｸﾞｼﾝﾎﾟｼﾞｳﾑ 優秀ポスター賞（鵜殿）	2016年
16-4.	粉体工学会	ベストポスター賞（鵜殿）	2016年
16-3.	化学工学会	福島大会学生賞（銅賞）（鵜殿）	2016年
16-2.	日本計算力学連合	2016 JACM Fellows Award	2016年
16-1.	日本原子力学会	計算科学技術部会 学生優秀講演賞（境）	2016年

Invited talks (Recent 5 years)

20-2.	酒井幹夫, "最先端粉体シミュレーション技術：理論および産業応用," 国際粉体工業展東京2020, Tokyo, Nov 18, 2020
20-1.	M. Sakai, "On signed distance function based wall boundary model in the DEM simulation," PGBSIA 2020, Patiala, India, Feb 26-28, 2020
19-12.	M. Sakai, "State-of-the-art modeling for DEM simulations toward virtual manufacturing," APCOM2019, Taipei, Taiwan, Dec 17-20, 2019
19-11.	M. Sakai, "Recent progress on industrial DEM simulations: challenges and opportunities," International Powder and Nanotechnology Forum 2019, INCHEM TOKYO 2019, Makuhari, Nov 11-20, 2019
19-10.	酒井幹夫, "粉体シミュレーション技術とその未来展望," 粉体工業展大阪2019 Osaka, Oct 17, 2019
19-9.	酒井幹夫, "粉体・混相流の数値シミュレーションにおける革新的要素技術の開発," 粉体工学会秋期研究発表会 Osaka, Oct 15-16, 2019
19-8.	酒井幹夫, "最先端粉体シミュレーション技術の医薬品製造工程への応用," 製剤機械技術学会第29回大会 Gifu, Oct 10-11 2019
19-7.	M. Sakai, "Innovative granular flow modeling for industrial systems," 18th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering (APCChE 2019), Sept 23-27 2019, Sapporo, Japan
19-6.	M. Sakai, "Development and applications of the discrete element method for food and pharmaceutical industries," The 2nd International Conference and Exhibition on Powder Technology Indonesia, 20-21 Aug 2019, Best Western Premier Hotel Solo Baru, Indonesia [plenary]
19-5.	M. Sakai, Development and application of innovative discrete element modelling for industrial systems, 7th UK-China International Particle Technology Forum, 28-31 July 2019, University of Edinburgh, UK
19-4.	M. Sakai, DEM simulations for pharmaceutical engineering, 8th International Conference on Discrete Element Methods, 21-26 July 2019, University of Twente, Netherlands
19-3.	M. Sakai, "Development and Application of Flexible Eurelian-Lagrangian Method for Industrial Gas-Solid Flow Systems," Fluidization XVI, May 26-31, 2019, Guilin, China
19-2.	L. Yang, A. Buchan, A. Jones, P. Smith, M. Sakai, C.C. Pain, "Adaptive modelling for multiphase flow through debris bed with boiling," International Conference on Computational & Experimental Engineering and Sciences 2019, March 24-28, 2019, Tokyo
19-1.	M. Sakai, "Recent progress on numerical modeling for industrial DEM simulations," Computational Sciences Workshop 2019, Jan 16-18, 2019, Tokyo
18-9.	M. Sakai, "Key technologies for industrial granular flow simulations," 2nd International Symposium on Computational Particle Technology & 13th International Conference on CFD 2018, Dec 4-8, 2018, Melbourne, Australia
18-8.	酒井幹夫, "コンピュータシミュレーションが拓く粉体ハンドリング技術の未来," 国際粉体工業展東京2018, Tokyo, Nov 29, 2018
18-7.	酒井幹夫, "粉体・混相流シミュレーションの進展," 化学工学会 第50回秋季大会, Kagoshima, Sept 18, 2018
18-6.	酒井幹夫, "日本粉体工業技術協会 粒子加工技術分科会," 平成30年度第3回見学・講演会「粉体・混相流の数値シミュレーションの産業応用～製剤の粉体プロセスを中心に～」, Ibaraki, Sept 14, 2018
18-5.	M. Sakai, "Discrete element modeling for industrial multi-phase flows", The 9th International Conference on Computational Methods (ICCM2018), Aug 7, 2018, Rome, Italy
18-4.	M. Sakai, "Discrete Element Simulation for Industrial Applications," 13th World Congress on Computational Mechanics, July 23, 2018, New York City, USA
18-3.	M. Sakai, "Recent progress on numerical simulations for industrial powder processes," International Powder and Nanotechnology Forum, June 12, 2018, Frankfurt, Germany
18-2.	P. Yang, A. Obeysekara, C. Joulin, M. Sakai, J. Xiang, J. P. Latham, C. Heaney, P. Salinas, F. Fang, D. Xiao, R. Arcucci, L. Yang, D. Pavlidis, M. D. Jackson, O. Matar, A. Buchan, N. Srinil, C. Pain, “Challenges in numerical modelling of solid-fluid and multi-physics problems from granular flows to large particles/structures using unstructured meshes," International Powder and Nanotechnology Forum, June 12, 2018, Frankfurt, Germany
18-1.	M. Sakai, “State-of-the-art discrete element modeling in multi-phase flow simulations," Second International Forum on Polar Offshore Engineering, Jan. 16, 2018, Dalian University of Technology, China
17-8.	酒井幹夫, "製造現場における粉体シミュレーションの果たす役割," 第１回粉体シミュレーション技術利用シンポジウム, Tokyo, Dec 14 (2017)
17-7.	酒井幹夫, "粉体・混相流の数値シミュレーションの最前線," 第９回ホットな話題の講習会「マルチフィジックス・HPCシミュレーションの最前線」～コンピュータシミュレーションの産業応用の現状に迫る！～, 講演2-6, Tokyo, Oct 2 (2017)
17-6.	酒井幹夫, "粒子法による複雑現象シミュレーション," 日本原子力学会2017年秋の大会 研究発表講演プログラム集, p.30, 1G_PL01, Hokkaido, Sept 13-15 (2017)
17-5.	M. Sakai, "Recent progress in the numerical modeling for industrial powder processes," The 1st International Conference and Exhibition on Powder Technology Indonesia (ICePTi-2017), Aug 8-10, 2017, Bale Sawada, Indonesia
17-4.	M. Sakai, "Study on discrete element simulations for the industrial applications," The 8th International Conference on Computational Methods (ICCM2017), 25th-29th July 2017, Guilin, China
17-3.	M. Sakai, "How can the DEM be applied in industrial powder processes?," The 3rd International Conference on Numerical Methods in Multiphase Flows (ICNMMF-III), June 26-29, 2017, Tokyo, Japan
17-2.	酒井幹夫, "産業応用のための新しい粉体シミュレーション手法の開発," 混相流レクチャーシリーズ42 化学工学における混相流研究の進展, 東京, June 2 (2017)
17-1.	酒井幹夫, "マルチフィジックスシミュレーションの最前線　～基礎研究から産業応用への展開～," 日本学術振興会 プロセスシステム工学第143委員会 第209回委員会・ 平成28年度第４回研究会, 東京, Feb. 17 (2017)
16-8.	M. Sakai, "Recent advances in multi-physics modeling for multiphase flows," 8th International Symposium on Multiphase Flow, Heat Mass Transfer and Energy Conversion (ISMF 2016), 16-19, Dec., 2016, Chengdu, China
16-7.	M. Sakai, "Advanced discrete element simulation for industrial applications," The Second International Conference on Powder, Granule and Bulk Solids: Innovations and Applications (PGBSIA 2016), 1-3, Dec., 2016, Jaipur, India
16-6.	酒井幹夫, "粉体・混相流の数値シミュレーションに関する最先端技術," 国際粉体工業展東京2016 最新情報フォーラム（粉体シミュレーションの最前線）, 東京, Nov. 30 (2016)
16-5.	M. Sakai, "Recent Advances in Discrete Element Modeling for Industrial Applications," 2016 High Level Symposium on Measurement and Control of Granular Materials, 19-20, Nov., 2016, Beijing, China
16-4.	M. Sakai, "State-of-the-art discrete element modeling for simulations of industrial systems," 7th International Conference on Discrete Element Methods (DEM7), Aug 1-4, Dalian, China (2016)
16-3.	M. Sakai and K. Takabatake, "Lagrangian simulation of free surface fluid flow and heat transfer in a severe accident," WCCM XII & APCOM VI, Seoul, Korea, 24-29 July, 2016
16-2.	酒井幹夫, "粉体・混相流の数値シミュレーション～産業応用のためのマルチフィジックスシミュレータの開発～," 日本応用数理学会, ものづくり企業に役立つ応用数理手法の研究会, 第11回技術セミナー, 東京, Apr. 26 (2016)
16-1.	M. Sakai, "How can the DEM be used in the simulations of industrial powder systems?," 化学工学会 国際シンポジウム -DECHEMA-SCEJジョイントセッション-, 第81年会, Osaka, Mar.13-15 (2016)

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