研究の特徴

主要研究テーマ

エネルギーシステムの安全性，経済性に関する熱流動現象の理解とその応用

エネルギーシステムの安全性の向上とは？

配管を流れる流体が管壁の鉄イオンを流れ場に拡散させ、配管が減肉してそこから破断が起こります。高温高圧の蒸気が流れている場合には、人命にかかわる大きな事故につながります。
＝＞どうして鉄イオンの拡散が促進されるのかを明らかにします。どのような流れを作らないようにすることが安全性を高めるのかを研究します。
原子炉での事故が起こった場合に、格納容器を「受動的」（人の手を介することなく）に安全に冷却する方法を考えています。
＝＞電気などの外部動力を使うことなく、自然界の法則（重力、浮力、表面張力など）のみに従う方法を考えています。
計算では決して被害を受けないように設計された巨大風車が、倒壊する事故が多数起こっています。なぜこのような被害は起こるのでしょうか？
＝＞突風など乱れた流れ（乱流）の性質が分かっていません。乱流の性質を詳しく調べます。

私たちの身の回りには、エネルギーを生み出す機器やエネルギーを利用する機器がたくさんあります。それらに関連した施設を含めて「システム」と呼ぶことにします。自動車のエンジン、航空機のタービン、水力発電、燃料電池、などなど。一見して関係ないところにも、熱流体の知識は利用されています。安全性をさらに向上させるために、より熱流体の知識を活用し、より深く研究をすすめていきます。

エネルギーシステムの経済性の向上とは？

巨大なタンカーが石油を満載して、中東と日本の間を往復しています。船体の表面（固体）と海水（液体）の間には、摩擦（抵抗）が働きます。この摩擦をわずか数％減らすだけで、絶大な経費の節約につながります。異なる層が接する界面には必ず摩擦抵抗が働きます。
＝＞摩擦を減らすためには、どのような工夫があるのかを流体の知識を使って考えています。これによって、省エネを実現する方法を提案します。
リニアモーターカーや核融合装置に利用される超伝導マグネットは、極低温まで冷却する必要があります。液体ヘリウムの流し方によって高効率な冷却ができます。
＝＞液体ヘリウムの流れは、超流動乱流と呼ばれ、量子渦の振る舞いなど未知なるベールに包まれています。超流動乱流の基礎的性質を実験的に調べます。
熱を効率的に伝えたり、放熱する機器にヒートパイプやヒートスプレッダがあります。
＝＞沸騰、凝縮をする表面の組成を変えること、特に液体と固体が接する濡れ性を変化させることが有効な方法と考えられています。

流体の流れや熱の移動を少し変える工夫をすると、エネルギーを有効に利用することができます。

カラースクリーン法
曳航水槽実験
容器内熱対流
自由界面波