東京大学 生産技術研究所 革新的シミュレーション研究センター 加藤千幸研究室 公式サイト

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【非定常流体現象の数値解析とその制御】
船舶推進性能予測技術の開発
大型模型を用いた曳航水槽試験と同等の精度と信頼性を有する数値シミュレーションを行う事を目標とし,船体表面の乱流境界層中の縦渦を完全に解像する300億格子規模のLES計算を実施することにより,従来のRANSベースの手法では実現不可能な高い精度での予測が可能であることを水槽試験と比較することにより確認した。
【非定常流体現象の数値解析とその制御】
車両モデルの後流渦構造の解明
スーパーコンピュータ京を用いて,車体表面および床下における境界層の発達と,背面で剥離した流れがつくるせん断層を高精度に捉えた解析を実現し,空気抵抗が小さい車両形状と抵抗が増大する形状に対して,車両背後の渦構造の違いを明らかにすることができた.また,地面板の境界層の再現や,適切な格子解像度を適用することで,床下面の流れが再現され,空気抵抗の予測精度が向上することを確認した。
【エネルギー変換機器の研究】
ドラフトチューブの非定常流動予測
水車のドラフトチューブ内で発生する旋回流は,水車出口からの流れやキャビテーションの発生状況に応じて非定常な挙動を示し,しばしば大きな水圧脈動を生じて問題となる.この現象については既に多くの研究が試みられているが,未だドラフトチューブ入口流れと流動現象との関係は明らかにされていない.そこでキャビテーションモデルが組み込まれた水車全体のLES解析を実施し,実験結果も用いてドラフトチューブ入口流れと水圧脈動との関係を明らかにする。
【エネルギー変換機器の研究】
ポンプ吸込水槽のLES解析
ポンプ吸込水槽における空気吸込渦と水中渦の発生については,模型実験における相似則が不明確であることから,CFDによる発生予測が可能となれば工学的な意義はきわめて大きい。しかし,これらの渦は非定常かつ不安定であること,渦コアの直径が吸込水槽のスケールに対して小さいことなどの理由から,予測することは困難であるといえる。 このため大規模なLES解析を実施し,渦発生の非定常性を含めてどの程度まで現象が再現可能であるか,評価検証することとした。特に水中渦初生の限界付近となる流速,水深条件において解析を実施し,その非定常な発生メカニズム等を検討して観察実験と比較,考察した上で,LES解析による渦の発生予測に関する知見を獲得することを目的とした。
【メンバー】 加藤千幸 教授
【専門】
・マイクロエネルギー変換
・空力騒音の予測と低減
・非定常乱流の数値計算 他
【所属学会】
・日本機械学会
・日本ガスタービン学会
・ターボ機械協会(理事)
・日本流体力学会
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研究テーマ
  〇非定常流体現象の数値解析とその制御
    ・船舶推進性能予測技術の開発
    ・車両モデルの後流渦構造の解明
    ・車室内騒音の予測 (流体・構造 連成解析)
    ・ファンの性能・空力騒音の予測
    ・円筒型サイクロンセパレータの粒子分離メカニズム
    ・2次元翼まわりの流体計測とCFDによる予測
    ・風車から発生する空力音の高精度予測に関する基礎研究

  

エネルギー変換機器の研究
    ・ドラフトチューブの非定常流動予測
    ・ポンプ吸込水槽のLES解析
    ・革新的クリーンエネルギーシステムの実用化
    ・スパイラルマグナス風車の研究開発
    ・超小型ラジアルガスタービンの研究開発


論文・招待講演
  〇最近の主要な発表論文
  〇最近の主要な招待講演
受賞・報道
  〇加藤千幸 受賞・表彰歴
  〇最近の主要な解説記事
設備
  〇低騒音風洞試験設備
  〇40mmサイズの超小型ガスタービン計測設備
  〇4mmサイズのウルトラマイクロガスタービン用計測設備


メンバー
  〇教授
  〇教職員・研究員・協力研究員 他
アクセス
リンク集