青山学院大学 理工学部

DEPARTMENT研究室紹介

ジェット推進研究室

指導教員 横田和彦 教授
鶴 若菜 助教
テーマ 1.航空宇宙エンジンの流れ
2.航空宇宙飛翔体の流れ
3.マイクロエンジンの流れ
4.マイクロ飛翔体の流れ
5.流体関連振動と流体連成振動

研究内容

航空宇宙分野のジェット推進機を中心に流体、熱、振動、電気工学に関する研究を行っています。また、各テーマに対し、実験、数値計算、理論計算の3つの手法を用いています。

航空宇宙エンジン

ジェットエンジン等の燃料噴射器で燃料をより微小な粒子にすることで、燃焼効率の向上につながります。燃料を微粒化させるための燃料噴射器の形状や燃料の周りの空気の流れについて調査しています(図1)。また、次世代極超音速機の新型エンジンの開発に向けて、高速燃焼の燃焼効率、信頼性と安全性の向上のための研究をしています(図2)。さらに、低高度と高高度の両方に適用可能な新型ロケットエンジンのノズルの開発を行っています(図3)。

図1 噴霧の拡散促進 図2 予混合燃焼 図3 ロケットエンジン

電気流体デバイス

小型でシンプルな構造の流体制御装置の開発のため、2電極間の放電により流れを発生させる電気流体デバイスの調査を行っています(図4)。このデバイスにより、流れの剥離制御、流体振動の抑制などを行います。

図4 プラズマアクチュエータ

ターボ機械

回転を伴う流体機械では、しばしば流体振動が問題となります。水力発電の電力調整に使用されるポンプ水車(図5)、トンネルの送風やジェットエンジンなど広く用いられる軸流ファン(図6)、エアコンなどの空調機に用いられるクロスフローファン(図7)の流体振動について調査しています。流体振動の制御、流体機械の信頼性の向上を目指しています。

図5 ポンプ水車 図6 軸流ファン 図7 クロスフローファン

その他の研究テーマ

航空機のロングスパン翼や流れに対し斜めに置かれた構造物では、周囲の流れによりフラッタが発生することがあります(図8)。この振動特性、制御に関する調査を行います。また、LNGなどの燃料の輸送の際に沸騰し、振動が生じることがあります(図9)。この沸騰現象の制御について調査します。さらに、マイクロジェットにより薬を患部へ輸送する新医療技術を開発するため、界面付近での気泡崩壊時の挙動を調査しています(図10)。加えて、流れ場の計測データを解析し、異常検知、原因究明など、機械の健康診断を行う人工知能の開発を行います(図11)。

図8 フラッタ 図9 ガイザリング
図10 気泡崩壊時の挙動 図11 人工知能による異常検知
研究室オリジナルサイト

研究者情報

教授:横田和彦
学位 博士(工学)
所属学会 日本航空宇宙学会、 日本機械学会、 日本ガスタービン学会、アメリカ航空宇宙学会、アメリカ機械学会
研究分野 航空宇宙工学、 ジェット推進工学、 流体工学、 エネルギー学
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助教:鶴 若菜
学位 博士(工学)
所属学会 日本機械学会、ターボ機械協会
研究分野 流体工学、流体力学、流体機械
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