熱流体に関係する課題機械工学科藤原誠之専門分野：熱工学キーワード：熱物性，分子シミュレーション，熱流動解析概要本研究室では，分子シミュレーションやマクロな熱流体解析を用い，ミクロからマクロまでの熱問題に関する課題に対して研究を行っています。粗視化分子動力学法図1は固体内の熱伝導率を解析する非熱平衡分子動力学の解析モデル例です。熱伝導層に構造体を配置させたり，格子欠陥を生成させることにより，それらが熱伝導に与える影響を分子レベルで詳細に調べることが出来ます。分子散逸粒子図2 散逸粒子動力学の概念図図3 粒子の速度分布図1 固体内の熱伝導解析散逸粒子動力学法図2は散逸粒子動力学法の概念図です。複数の分子や原子をまとめて粗視化した散逸粒子に対して解析を行う方法で，大規模な系の解析が低い計算コストで可能となります。この解析法はこれまでエネルギーの伝播に関する解析が出来ませんでした。そこで，本研究室では新たな解析手法を開発しています。本手法は，例えば燃料電池のポーラス体内の熱流動などメゾスコピックな領域の解析に適用可能です。応用研究具体的な応用研究として，熱音響冷凍機の開発を行っています（図4）。駆動部を有しないため，メンテナンスフリーで航空宇宙分野での活用が期待されます。本研究では差分法による圧縮性流体の熱流体解析を用いた性能シミュレーターの開発と実機を用いた実測の両面から行っています。スピーカー動ひずみ計熱交換器蓄熱体共鳴管パワーアンプファンクションジェネレータ図4 熱音響冷凍機格子ボルツマン法本解析は規則性を持った粒子の移動する割合（分布関数）を用いてマクロな流れを自己組織化させて解析する方法です（図3）。近年では空力音の直接解析や複雑な流路内の解析などに適用されています。まとめ熱流体問題に関し，コンピュータを用いてミクロからマクロまで研究を行っています。また，熱音響を用いた冷凍機に関する研究を行っています。製品開発等で熱流体に関する問題等が御座いましたら，気軽に連絡下さい。連絡先 e-mail：[email protected] 所属学会：機械学会・伝熱学会・熱物性学会 11