流れを活用する

水力エネルギーは天候の影響を受けにくく，24時間・365日の発電を可能とします．小規模河川や水路などに賦存する小水力エネルギーを活用するため，小型水車が運用されていますが，水流中に混入する落葉やごみなどに起因して，水車の閉塞と運転停止が頻発しています．そこで，私たちは異物通過性に優れたマイクロ水車の開発に取組んでいます．

流れを制御する

液中に分散する気泡を集めて気泡群を生成し，所望の位置まで輸送する，気泡運動の制御の可能性を探っています．気泡の駆動，供給および除去などを可能にする要素技術であり，物質移動，化学反応および熱伝達の制御など，工学的な応用展開の間口が広い技術です．渦度がリング状に集中した渦輪を用い，渦輪の渦運動による気泡の巻込み，および渦輪の併進運動による気泡の輸送を利用します．

流れを再現する(1)

大気の流れの予測やターボ機械内の流動の把握などに関連して，様々な非圧縮性流れのシミュレーションが多数報告されています．我々の研究室では渦法を用いて，平行平板間乱流，回転する平行平板間乱流，スリット噴流，化学反応を伴う混合層，円筒タンク内の密度成層流体，気泡プルームを対象とした直接数値計算(DNS)を実施しました．

流れを再現する(2)

農業用水路など観察される水深が浅くて流速が高い浅速流を利用する，開放型クロスフロー水車を通過する流れを粒子法によりシミュレーションを行っています．また，本研究を通じて，浅速流で駆動される開放型クロスフロー水車の設計を行っています．

流れを再現する(3)

渦ダイナミクスは，工業装置内で観察される流体力学の現象を理解するうえで重要です．特に，剛体に衝突する渦輪の変形プロセスを包括的に理解することにより，工業装置や半導体デバイスなどの効率的な冷却に適した設計に貢献することが期待されます．我々の研究室では，球体に衝突する渦輪の変形プロセスを数値シミュレーション及び実験によって調査しています．

流れを再現する(4)

水力エネルギーは24時間・365日の発電を可能にするため，有望な再生可能エネルギーとして注目を集めています．ただし，大規模集中型発電は，災害時には電力供給網の機能停止に伴って電力供給能力を失うおそれがありあます．そのため，近年では小規模河川や水路などに賦存する小水力エネルギーを活用する，小型水車による小規模分散型発電に期待が寄せられいます．我々の研究室では，小型水車の一種であるサボニウス水車の水力特性およびロータに作用するトルクについて数値シミュレーションを用いて調査しました．

流れを可視化する

液相中に放出された気泡群は，浮力で上昇しながら周囲に液相流れを誘起します．このような気泡プルームは様々な工業装置で利用され，プルームと構造物の干渉がしばしば観察されます．従来，比較的大径の気泡に対する実験が行われていますが，小さな気液間相対速度をもつ直径0.1 mm以下の微小気泡に関する知見は得られていません．そこで，水タンク底面に電極を設置し，水の電気分解により微小気泡（約0.05 mm）を発生させ，誘起される気泡プルームの内部に置かれた円柱周りの流れを調べました．

流れを理解する

固体球を水中から水面に向けて鉛直上方に打ち上げる実験を行っています．球体が水面が通過する際に，水面は非線形現象を伴うため複雑な挙動を示します．水面と球体の相互干渉を物理的に解き明かすことで，船舶の抵抗低減や海面をジャンプする生物の飛翔メカニズムの解明に貢献することが期待されます．

電源自立型IoT流量計

私たちはIoTセンサに適したタービン式流量計の開発に取り組んでいます．ロータの回転数を計測して流量を同定（測定）し，ロータの回転で創出した電力でインターネットに向けて流量データを無線送出する機能をもつ流量計です

新着情報

2020年9月24-26日	可視化情報シンポジウムで，高牟礼助教とM1の加藤君が発表いたします．
2020年9月13日-16日	日本機械学会2020年度年次大会で，高牟礼助教とM2の田中君が発表いたします．
2020年8月22-43日	日本混相流シンポジウム2020で，高牟礼助教が発表しました．
2020年9月1日	内山研究室のホームページをリニューアルしました。

　

研究会

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ピコ水力発電研究会

第５回技術情報交流会および見学会に関する情報を掲載しました．

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ピコ水力発電シンポジウム

第２回ピコ水力発電シンポジウムの情報を掲載しました．