• 粉体は私たちの生活に欠かすことのできない固体の存在形態であり、食品や化粧品、薬品、セラミックス、鉱工業等、様々な産業分野で用いられている。粉体を原料とする製品の性質や特性はその化学組成だけではなく、材料中の粒子充填構造にも大きく依存するため、粉砕や混合などの粉体プロセスを制御することが必要である。本研究室では、粉体プロセスを自在に精緻に制御するためのツールとしてのシミュレーション法の創成を行っている。本シミュレーションによって、粉体プロセスを最適化することにより、省エネルギー化や省資源化を図っている。

シミュレーションを活用した粉砕、混合、充填などの粉体プロセスの解析・高効率化とメカノケミカル効果を積極的に活用した都市鉱山からの金属リサイクルやバイオマスからの創エネルギーに関する研究を展開している。

• 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る。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る。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ある。
• 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る。

• 低乱熱伝達風洞
• 低乱熱伝達風洞は、台風並みの最大風速80m/s を有し、気流乱れ0.02% 以下と極めて低い世界トップレベルの風洞です。本風洞は、文部科学省による「先端研究施設共用促進事業」に採択され産業界へ施設の共用を進めて参りました。平成28 年度より、事業を発展させ「風と流れのプラットフォーム」として、基礎研究からイノベーション創出に至るまでの科学技術活動全般に貢献して行きます。
• 磁力支持天秤装置
• 世界トップレベルの風洞に模型を支柱で支持することなく磁場を用いて空中に保持できる世界最大サイズの「磁力支持天秤装置」を導入いたしました。本装置を用いることで支柱による干渉を受けることなく正味の空気力を測定することが可能となります。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。
• 風と流れのプラットフォーム
• 航空機が巡航しているような相対的に乱れのない流れや地上でのビルに当たる風など、風や流れの性質には様々な様相があります。このため風を作る装置として「風洞」と一言で言っても用途に応じて様々な風洞が存在します。また、風洞では全ての情報を得ることは難しいため今日では、スーパーコンピュータの支援を伴うことが一般的となってきました。
• これらのことから、「風と流れのプラットフォーム」としてスーパーコンピュータ、風洞群をセットで共用に供し、分野を問わず、風と流れに関する様々なユーザニーズに対応した高度利用支援を行い、流体力学に立脚する科学技術イノベーションを協力に促進することを目指しています。

本風洞は、共同研究に限らずどなたでもご利用できます。また、リエゾン室を設置することにより利用相談、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。

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．

• 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注1潤滑を考慮した、3次元混相流体－構造体連成解析手法注2の開発に成功した。

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ます，構成要素の最適設計が可能になります．

• 低乱熱伝達風洞
• 低乱熱伝達風洞は、台風並みの最大風速80m/s を有し、気流乱れ0.02% 以下と極めて低い世界トップレベルの風洞です。本風洞は、文部科学省による「先端研究施設共用促進事業」に採択され産業界へ施設の共用を進めて参りました。平成28 年度より、事業を発展させ「風と流れのプラットフォーム」として、基礎研究からイノベーション創出に至るまでの科学技術活動全般に貢献して行きます。
• 磁力支持天秤装置
• 世界トップレベルの風洞に模型を支柱で支持することなく磁場を用いて空中に保持できる世界最大サイズの「磁力支持天秤装置」を導入いたしました。本装置を用いることで支柱による干渉を受けることなく正味の空気力を測定することが可能となります。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。
• 風と流れのプラットフォーム
• 航空機が巡航しているような相対的に乱れのない流れや地上でのビルに当たる風など、風や流れの性質には様々な様相があります。このため風を作る装置として「風洞」と一言で言っても用途に応じて様々な風洞が存在します。また、風洞では全ての情報を得ることは難しいため今日では、スーパーコンピュータの支援を伴うことが一般的となってきました。
• これらのことから、「風と流れのプラットフォーム」としてスーパーコンピュータ、風洞群をセットで共用に供し、分野を問わず、風と流れに関する様々なユーザニーズに対応した高度利用支援を行い、流体力学に立脚する科学技術イノベーションを協力に促進することを目指しています。

本風洞は、共同研究に限らずどなたでもご利用できます。また、リエゾン室を設置することにより利用相談、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。

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．

• 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注1潤滑を考慮した、3次元混相流体－構造体連成解析手法注2の開発に成功した。

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ます，構成要素の最適設計が可能になります．