創造理工学研究科・総合機械工学専攻 博士課程の白井 嵩彦さんが、2024年8月から2024年12月まで、アメリカのライス大学に留学し、Tayfun E. Tezduyar先生の指導のもと、自由に動く布が流れに及ぼす影響を考慮した流体解析に関する研究に取り組みました。
1. 滞在場所
アメリカ合衆国・テキサス州ヒューストン、ライス大学
2. 滞在期間
2024年8月から2024年12月
3. 主なホスト教授
Prof. Tayfun E. Tezduyar (ライス大学）
４. 派遣プログラムの内容・目的について
Tayfun E. Tezduyar先生の指導のもと、自由に動く布が流れに及ぼす影響を考慮した流体解析に関する研究に取り組みました。
5. 研究活動・学習成果について
私の研究課題であるポンプ内に流入した布の追跡を実現するためには、二つの要素が重要になります。第一に布の変形を捉えること、第二に布に作用する力を評価することです。布に作用する力は大きくわけて、回転する羽根などとの接触によって生じる接触力と、ポンプ内の高速な流れから受ける流体力の二つがあります。滞在期間中の研究では、このうち後者の流体力に焦点を当てました。流体力を評価するためには、ポンプ内で回転する羽根の動きと、布の自由な動きの両方によって乱される流れを精度良く捉える必要があります。そこで私は、ポンプ内の高速な流れを捉えるために、境界適合格子を採用しました。しかし、境界適合格子は自由に動く布によって生じる複雑な流れを捉えることが難しいという課題があります。
この課題を解決する第一歩として、滞在期間中は境界適合格子を用いて自由に動く布が乱す流れを再現することを目標に設定し、Tezduyar 先生と相談しながら研究を進めました。現時点では成果を論文としてまとめる段階には至っていませんが、滞在期間中に研究を進めることができました。また、渡航期間中に、本研究に関連した内容を国際学会 The 12th International Conference on IsoGeometric Analysis にて発表しました。
6. 海外での経験について
東京で生まれ育った私にとって、ヒューストンはまったく異なる景色を見せてくれる大都市でした。一つ目は、都市部の周辺でも多様な景色を楽しめる点です。掲載している写真は、家周辺とダウンタウンで撮影したものです。わずか10 分程度の電車移動で、これほど異なる景色が広がるという体験は、東京では味わえないものでした。二つ目は、ハロウィンやクリスマスなどのイベント時の飾り付けです。お店はもちろん、各家庭や道路までもが華やかに装飾されており、その光景は私にとって非常に新鮮で、強く印象に残りました。
ダウンタウンの風景
滞在先の周辺の風景
7. 今後の進路等への影響、今後の目標等
今後もTezduyar 先生との共同研究を継続し、ポンプ内における布の挙動追跡を実現できるよう努めてまいります。
8. 謝辞
今回の滞在は、私にとって初めてのアメリカ滞在となりました。様々な困難はありましたが、食事を含め、日本では到底体験できない貴重な経験を得ることができました。最後になりましたが、SGU 拠点長の滝沢先生をはじめ、事務手続きをご担当いただいた石崎様、杉本様、阪元様、そして私を受け入れてくださったTezduyar先生に、心より感謝申し上げます。
