• 流れ場のもつ膨大な流体情報を、リアルタイムで獲得するためのコンピュータと実験計測を融合した新しい流体解析手法である「計測融合シミュレーション」に関する研究を行っています。本手法は、流れ場の計測データと対応するシミュレーション結果の差を数値シミュレーションにフィードバックすることにより、実現象の流れを正確に再現できます。本手法は、医療分野での血流のリアルタイム可視化、自動車等の複雑形状物体周りの流れ解析、原子力配管系内流れのリアルタイムモニタリング等、複雑な流れ場を高精度かつ高効率に再現することが必要とされる問題に広く適用可能です。本研究に関して興味のある企業へ学術指導を行う用意があります。

最大風速80m/s、乱れ強さが0.02%以下と極めて低い世界トップレベルの低乱熱伝達風洞を中心に、計測技術開発などに小回りの利く小型低乱風洞、風切り音など風によって発生する騒音の計測に用いられる小型低騒音風洞、様々な流れに対応した吹出式風洞からなる低速風洞群から構成されています。

磁力支持天秤装置をはじめ、様々な計測技術と国内有数の風洞を共同研究の有無に関わらずどなたでもご利用できます。また、利用相談、試験の支援をはじめ、風洞利用経験のない利用者へのサポートも行っています。

• 本施設は以下のような特徴を持ちます。
• ①低乱風洞実験施設：1975年3月に設置された最大風速80m/s、乱れ強さが0.02% 以下と極めて低い世界トップレベルの低乱熱伝達風洞を中心に、計測技術開発などに小回りの利く小型低乱風洞、風切り音など風によって発生する騒音の計測に用いられる小型低騒音風洞、様々な流れに対応した吹出式風洞からなる低速風洞群から構成されています。層流から乱流への流れの遷移と呼ばれる学術的な基礎研究から、様々な企業の製品開発まで科学技術発展に貢献して行きます。
• ②支持装置の影響がないリアルな空気力測定：通常の風洞試験では模型を支える支持部材が必要となりますが、磁力支持天秤装置は、測定部に磁場を与えることで、永久磁石を内装した模型を空中に保持し、同時に力も計測できる天秤機能を備えた画期的な装置です。磁場を制御することにより、気流中で様々な運動をしている模型周りの流れを計測することも可能です。世界最大（2025年2月現在）となる測定部1m の磁力支持天秤装置が低乱風洞実験施設に整備され、流体科学研究所では、3基の磁力支持天秤装置を所有しています。本装置も風洞と同様に産業界へ施設共用しており、一般利用可能な世界唯一の装置です。

本施設は、共同研究の実施有無に関わらずどなたでもご利用できます。また、リエゾン室では利用相談、試験の支援をはじめ、風洞利用経験のない利用者へのサポートも行っています。

　最適に設計されたデコボコ（SRE）を物体表面に加工することで空気や水による摩擦抵抗を低減する技術です。巡航状態の航空機のように、ほぼ一定速度の流れの中におかれた物体に適用が可能であり、流れと鋭⾓をなす翼や円柱、回転円盤や円錐などに応用できます。流れの安定性解析・CFD解析を用いた高精度な設計と、物体表面の微細加工技術（数百マイクロスケール）が必要となります。

すでに乱流状態になった境界層に対してはサメ肌加工やリブレット加工などが抵抗低減技術として知られてますが、本技術は乱流状態への遷移自体を抑制して層流に保つことができます。

• 物体周りの流れ（境界層）が乱流になるのを抑制し、摩擦抵抗を低減する効果があります。
• 物体表面に微細な凹凸を付加的に加工するだけなので、電力を消費せず、既存の装置の設計変更を必要としない制御デバイスです。
• 想定される流れ場に合わせて最適に設計すれば、その環境下で空力性能が向上します。

民間航空機の主翼などに実装すれば、空気摩擦抵抗が低減し、低燃費化・CO2排出削減への貢献が期待できます。

エンジンピストンピン－コンロッド小端間の相変化を伴う潤滑油液膜流れに着目し、構造体の弾性変形と流路変化を考慮した混相流体－構造体連成解析手法を新たに開発し、高負荷条件下におけるトライボロジー特性に関するシミュレーション予測法を開発しました．その結果、摺動部における摩耗・焼付き発生部位のシミュレーション予測に成功するとともに、構成部品の特異な変形挙動が摩耗・焼付きの発生要因であることを発見しました。

流体潤滑における摩耗・焼付き発生部位の検証には計算による予測は不可能であると考えられてきましたが，本研究では摺動部における摩耗・焼付き発生部位のシミュレーション予測に成功しました．

• この研究は、以下のような成果があります。
• ・スーパーコンピューターでエンジンピストンピン摺動部における摩耗・焼付き発生部位に関するシミュレーション予測に世界で初めて成功しました。
• ・ピストンピンの弓なり状の変形が、コンロッドエッジにおける機械接触・焼付きの原因であることを特定しました。
• ・ピストンピンとコンロッド双方の弾性変形ならびに非定常流路変化を伴う薄膜キャビテーション潤滑を考慮した、3次元混相流体－構造体連成解析手法の開発に成功しました。

本研究手法は自動車用エンジンのみならず流体潤滑を用いた全ての摺動部品要素に適用可能であり、輸送機械・産業機械の損傷予測や構成要素の安全性指針策定に貢献し、構成要素の最適設計が可能になります。

我々は、データ科学，非線形機械学習，複雑ネットワーク理論，情報理論，また数値流体力学シミュレーションを用いた非定常流体現象の解析を行っています。流体力学におけるチャレンジングな問題を幅広く研究対象とし、データ指向型なアプローチで小型航空機、旅客機、乗用車、また産業流体機械にユビキタスに現れる非定常流体現象のリアルタイムな理解・制御をサポートする学術・技術基盤構築を目指しています。

従来の数値流体および実験解析に非線形機械学習に基づくスパースセンシングやデータ縮約を融合し、少ないデータから高精度な流体場再構築やリアルタイム予測および制御を可能にします。これにより、従来の線形手法では困難であった大規模・複雑非線形流動現象の解析や制御が可能になります。

• ・機械学習による乱流超解像解析を用いたセンサからのリアルタイムな時空間流動場再構築が可能
• ・低次元多様体同定・圧縮により低コストな非定常流体現象の理解とモデリングが可能
• ・複雑ネットワーク理論・情報理論による渦相互作用・因果関係解析を通した説明可能な機械学習手法の提案
• ・数値・実験・理論データフュージョンを通したマルチフィデリティなデータ活用

我々の研究は、飛行機や車、風力発電機などの周囲を流れる空気や水（流体）の「動き」を、少ない情報から正確に予測・制御する技術の開発を目的としています。

これらの研究は、
・航空機の燃費改善や安全性向上
・自動車の空力性能向上による省エネ
・災害時の風の流れ予測による防災支援

をはじめとする様々な場面で社会に貢献することが可能です。

以下のようなご興味をお持ちの企業の方との共同研究による新たなイノベーションの創発を目指します。
・AI（人工知能）や機械学習を使って流れを予測・制御
・情報理論やネットワーク科学で流れの構造を把握
・従来の流体科学との融合で、より正確で再現性の高いモデルを構築

非線形機械学習と物理学を融合した新しい流体解析技術を通じて、産業や環境、社会の幅広い分野に役立つ革新的な技術開発に取り組んでいます。

最大風速80m/s、乱れ強さが0.02%以下と極めて低い世界トップレベルの低乱熱伝達風洞を中心に、計測技術開発などに小回りの利く小型低乱風洞、風切り音など風によって発生する騒音の計測に用いられる小型低騒音風洞、様々な流れに対応した吹出式風洞からなる低速風洞群から構成されています。

磁力支持天秤装置をはじめ、様々な計測技術と国内有数の風洞を共同研究の有無に関わらずどなたでもご利用できます。また、利用相談、試験の支援をはじめ、風洞利用経験のない利用者へのサポートも行っています。

• 本施設は以下のような特徴を持ちます。
• ①低乱風洞実験施設：1975年3月に設置された最大風速80m/s、乱れ強さが0.02% 以下と極めて低い世界トップレベルの低乱熱伝達風洞を中心に、計測技術開発などに小回りの利く小型低乱風洞、風切り音など風によって発生する騒音の計測に用いられる小型低騒音風洞、様々な流れに対応した吹出式風洞からなる低速風洞群から構成されています。層流から乱流への流れの遷移と呼ばれる学術的な基礎研究から、様々な企業の製品開発まで科学技術発展に貢献して行きます。
• ②支持装置の影響がないリアルな空気力測定：通常の風洞試験では模型を支える支持部材が必要となりますが、磁力支持天秤装置は、測定部に磁場を与えることで、永久磁石を内装した模型を空中に保持し、同時に力も計測できる天秤機能を備えた画期的な装置です。磁場を制御することにより、気流中で様々な運動をしている模型周りの流れを計測することも可能です。世界最大（2025年2月現在）となる測定部1m の磁力支持天秤装置が低乱風洞実験施設に整備され、流体科学研究所では、3基の磁力支持天秤装置を所有しています。本装置も風洞と同様に産業界へ施設共用しており、一般利用可能な世界唯一の装置です。

本施設は、共同研究の実施有無に関わらずどなたでもご利用できます。また、リエゾン室では利用相談、試験の支援をはじめ、風洞利用経験のない利用者へのサポートも行っています。