【研究分野】流体工学

【研究領域課題番号】26630047 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

流体工学 / 固体地球惑星物理学 / 計算力学 / 火山爆発 / 破砕 / き裂 / フェーズフィールド法 / 火山 / レオロジー / 可視化 / シミュレーション工学

【研究成果の概要】

爆発的火山噴火のトリガーである発泡マグマの破砕過程を解明するための室内実験と数値シミュレーションを進めた．まず，X線CT撮影により内部の3次元空隙構造を把握した発泡マグマ模擬材料を用いた急減圧実験，その試料の応力分布を算出する３次元有限要素法解析から，き裂進展のきっかけとなる気泡周りの応力集中と実験で見られたき裂発生箇所が良く一致することを示した．次に，フェーズフィールド法と有限要素法のカップリングによる，マクスウェル粘弾性体内き裂進展計算ソルバを開発した．モデル計算として，切欠きを有する２次元平板の一軸引張過程を解いたところ，粘度の違いによるき裂進展過程の変化をとらえることに成功した．

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究分野】メディア情報学・データベース

【研究領域課題番号】22300037 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

オントロジー / 出自制御 / 可視化 / 微分位相解析 / 流体工学 / 出自管理

【研究成果の概要】

本研究プロジェクトでは,可視化オントロジーを定義することにより,既存の可視化ワークフローを分類し,ケースリポジトリを介してユーザの要求に合致する可視化技法を推奨し,対応ワークフローを半自動的に実行する可視化支援機構を実現する.そして,微分位相解析に基づく可視化パラメタ値自動選択と階層的出自制御の機構を組み合わせ,総合的にスケーラブルなワークフローのバージョニングと知見獲得プロセスの追跡・再利用を可能にする協調的可視化ライフサイクル管理ミドルウェアVIDELICETを開発する.さらに,各種の最先端流動解析事例への応用を通じて,その効果を実証する。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)

【研究分野】流体工学

【研究領域課題番号】19206022 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

マイクロ流体 / 流体計測 / 粒子画像流速測定法 / 可視化 / 流体工学 / 熱工学 / PIV / 蛍光 / マイクロ熱流体 / マイクロPIV / 燐光

【研究成果の概要】

本研究ではデフォーカス法をベースとしたマイクロ四次元PIVシステムの開発を行った.顕微鏡観察条件下では焦点面から奥行き方向にずれた位置に存在する粒子の像が焦点面からの距離に応じたピンボケ像になる.これを利用し,ピンボケ量の時間変化から奥行き方向の速度を算出するシステムを開発した.また,ピンボケの度合いが異なる粒子像を追跡すれば,奥行き方向に異なる位置における流速を測定可能である.この手法によりマイクロミキサ内の非線形複雑流動を評価した.更にスカラー量の同時計測手法の開発を行った.

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2007 - 2009

【配分額】48,490千円 (直接経費: 37,300千円、間接経費: 11,190千円)

【研究分野】流体工学

【研究領域課題番号】15360091 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

流体工学 / 数値流体力学 / 乱流 / 反応流れ / シミュレーション工学 / 可視化 / 火炎 / ラージ・エディ・シミュレーション / flameletモデル / スプレー流れ / 燃焼器

【研究成果の概要】

資源や環境の有限性が具体的に意識されるようになった今日、特にエネルギー環境問題において重要な位置を占める産業用ガスタービンや輸送機器エンジン等の燃焼流れを対象に、Flameletアプローチに基づくラージ・乱流燃焼場ラージ・エディ・シミュレーション(LES)による数値解析モデリングを確立して、代替燃料や厳しい環境規制に対応しうる合理的な燃焼流れ設計法としての導入を図ることを目的とした。この解析法をマクロスケールでは実用に即した流れ条件にも拡張すること、メゾスケールでは非予混合火炎における不均一な化学反応効果をモデル化すること、ミクロスケールには粒子や火炎内部の現象をデータベース化することによって、より広範囲な燃焼流れ問題に対応し得る数値予測法を開発するにあたり、解決すべき3つの課題を取り上げて以下の成果を挙げた。
(1)燃焼流れの特性を予測し得る乱流解析モデルの研究として、乱流LESとflameletアプローチに基づく解析法を提案した。特に、予混合火炎面に対するG方程式モデルと拡散火炎に対する保存スカラーモデルを連成した2スカラーflameletモデルを提案し、これを実用ガスタービン燃焼器の乱流燃焼予測に適用し、その有効性と問題点を明らかにした。
(2)流れ変動と干渉する化学反応効果の抽出の研究として、流れ変動と化学反応の干渉の複雑な干渉を検討する1ステップとして、スプレー噴霧によるバーナ燃焼を取り上げて、乱流中と粒子の運動、蒸発、燃焼の過程をLES法に基づきモデル化し、実験計測データとの比較によって、物理過程モデルの有効性を検証した。
(3)マルチスケール連成解析における数値計算・可視化の融合技術の研究として、可視化画像を用いた計測法を取り上げ、噴霧流れを対象に計測技術の基礎的な研究を行うとともに、可視化計測と数値シミュレーションを融合した可視化処理システムに関する研究を行った。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2003 - 2005

【配分額】14,700千円 (直接経費: 14,700千円)