流体工学研究室
気体や液体などの「流体」の挙動や流体が物に与える力を、物理学を基礎として数式を用いて扱うことを学びます。
教授新関 良樹
研究テーマ
-
水車ドラフトチューブ流れ
の解明 -
蒸気タービン低圧段落に
おける湿り蒸気流れの
挙動評価 -
旋回流が伝熱特性に与える
影響評価
研究概要
流体は身近な物体で、流体力学も古くから取り組まれてきた学問ですが、最近では支配方程式を計算機を用いて解くCFD(Computational Fluid Dynamics)が設計現場でもツールとして使えるようになってきました。しかし、CFDも万能ではなく、様々な物理モデルなどが組み込まれていますから、正しく使って正しく理解するためには、流体について本質的な理解を深めることが重要です。流体Ⅰでは静止流体・流体運動の基礎・粘性流体を、流体Ⅱでは高速流体および流体機械の基礎について学び、さらに数値解析・熱流体解析といった授業とも連携して理論と解析の双方から流体に関する正しい知識を体得します。
画像情報として取り込まれた実験結果を処理して数値化しています(近赤外線を用いて取得した画像から3次元的な液膜形状を求めているところ) 。
液膜の挙動を近赤外線による手法によって計測しているところです。気流によって影響を受ける液膜の挙動は計測が困難でしたが、新しい手法を用いて定量的に計測することを試みています。
流体工学研究室では、特にターボ機械に関する基礎研究を行っています。ターボ機械とは、回転運動を利用して流体エネルギーと機械エネルギーのやりとりをする機械のことです。例えば旅客機のジェットエンジンや火力発電所で用いられるガスタービン、火力・原子力発電所や地熱発電所で使われている蒸気タービン、水力発電所で用いられる水車、風力発電所の風車、あるいはポンプや圧縮機など、ターボ機械は流体や熱のエネルギーを機械エネルギーに変換、あるいはその逆を行う様々な機械として幅広く使われていて、低炭素化のためにはその高効率化が重要課題です。 具体的には水車、ガスタービン、蒸気タービンにおける特徴的な流れの解明をメーカーと共同研究の形で取り組んでおり、さらに保健福祉学部と連携した医療用のMRIを用いた複雑流れ場の計測や、近赤外線を用いた液膜厚さの2次元・非定常計測など、世界的にもあまり例の無い計測手法の開発にもチャレンジしてます。
講師の紹介
教授新関 良樹
担当授業
- 流体力学Ⅰ
- 流体力学Ⅱ
- 数値解析
- 熱流体解析
- 機械工学概論
- 化学概論
- 物理実験
- 機械工学実験A
- 機械工学実験B
- 流体振動制御工学特論
-
研究専門分野
流体力学、流体機械工学
-
研究室名
流体工学研究室
-
経歴・学歴
1982年3月
東京理科大学工学部機械工学科卒業 1984年3月
東京理科大学大学院工学研究科修士課程修了 1984年3月
株式会社東芝 総合研究所 1987年11月
株式会社東芝 重電技術研究所→電力・社会システム技術開発センター 2006年4月
東京理科大学 工学部 機械工学科 非常勤講師 2012年4月
横浜国立大学 大学院 工学府 客員教授 2014年4月
株式会社東芝 火力・水力事業部 2018年3月
徳島文理大学 理工学部 機械創造工学科 教授 -
論文・著書等
正木華妃斗, 両角亮, 高津安男, 新関良樹, 3次元流れ場計測へのMRIの適用, 第49回可視化情報シンポジウム, 2021. 正木華妃斗, 新関良樹, 両角亮, 武石賢一郎, 旋回流が正方形管および長方形管の伝熱特性に与える影響について, 第49回ガスタービン学会定期講演会, 2021. Morozumi, R., Takeishi, K., Tsuru, T, Kawakita, N and Niizeki, Y., Effect of Swirl Flow on Heat Transfer Coefficient Distribution of Square Tube Flow, The 31st International Symposium on Transport Phenomena, (2020). 新関, 武石, 藤田, MRIの流れ計測への適用, 第82回ターボ機械協会(岡山)講演会, (2019). 前田, 別所, 藤岡, 新関, 円すいディフューザ内の流動現象に関する研究, 日本機械学会中国四国学生会第50回学生員発表講演会, (2020). 山本, 太田, 新関, 宮川, 流体機械 基礎理論から応用まで,共立出版, (2018). 川岸,大友,後藤,佐伯,佃,橋立,小野田,川崎,渋川,奥野,新関, 蒸気タービンの低圧段落の湿り損失特性, 日本機械学会論文集Ｂ編, Vol.79, No.804, pp.1724-1736, (2013). Kawagishi, H., Onoda, A., Shibukawa, N., Niizeki, Y., Development of Moisture Loss Models in Steam Turbines, Heat Transfer - Asian Research, Vol.42, No.7, pp.651-654, (2013) Jimbo, T., Biswas, D. and Niizeki, Y., Studies on Unsteady Flow Characteristics in a High Pressure Turbine Cascade Based on a High-Order Large Eddy Simulation Turbulence Model, Journal of Turbo Machinery, Vol.134, pp.1-9, (2012). 川岸,手島,小野田,渋川,新関, 蒸気タービンの湿り流量係数計算法の構築, 日本機械学会論文集Ｂ編, Vol.78, No.787, pp.697-706, (2012). 内田,野口,岩井,新関,奥野, 蒸気タービン内気液二相の流速計測と粒径予測, 日本機械学会論文集Ｂ編, Vol.77, No.784, pp.2273-2285, (2011).
-
主な卒業研究
【2021】 蒸気タービン低圧段落における湿り蒸気流れの挙動評価に関する研究 – 近赤外線を用いたドレンセパレータ評価装置の開発– 蒸気タービン低圧段落における湿り蒸気流れの挙動評価に関する研究–液膜形状の非定常計測手法の開発– 蒸気タービン低圧段落における湿り蒸気流れの挙動評価に関する研究 – ドレンセパレータ評価用水・空気試験装置の開発 【2020】 ラティス構造の伝熱特性に関する研究(旋回流が熱伝達率に与える影響に関する研究) タービン動翼内部冷却に用いられるラティス構造の流動特性に関する研究 シェイプトフィルム冷却の性能に及ぼす内部流の影響に関する研究 インピンジメント冷却に及ぼすクロスフローの影響に関する研究 インピンジメント冷却に及ぼすクロスフローの影響に関する研究 軸流水車吸出し管内の流動現象に関する研究(CFDによる予測と実験結果の比較) 軸流水車吸出し管内の流動現象に関する研究(空気試験とMRI試験の比較) 蒸気タービン低圧段落における湿り蒸気流れの挙動評価に関する研究(水膜厚さ計測) 【2019】 軸流水車吸出し管内の流動現象に関する研究(流入出条件がディフューザ性能に与える影響)– 軸流水車吸出し管内の流動現象に関する研究(内部流れの詳細計測) 軸流水車吸出し管内の流動現象に関する研究(CFDによる流入出条件がディフューザ内部流れに与える影響の予測)
中高生への
メッセージ
大学では、3年になると研究室に配属されて研究に取り組むことになります。それまでの講義は、教科書などを用いて、すでに明らかになっていることがらを知識として身に着けることが主体ですが、研究室での活動は未知の問題を解決する作業となります。
様々な研究テーマがあると思いますが、問題解決のプロセスと、得られた成果や過程を他人に理解してもらうためのプレゼンテーション技術は、どんな問題に対しても共通の技術であり、一つのテーマについて一通り経験すれば他のテーマにも応用可能です。ぜひ一つのテーマを完遂することで、大学ならではのこれらの技術を身に着けて巣立ってください。
機械創造工学科
