イノベーション推進機構 産学連携・URA領域

九州工業大学の研究者 -私たちはこんな研究をしています-

情報工学研究院

准教授

石原 大輔

いしはら だいすけ

所属
情報工学研究院
知的システム工学研究系
プロフィール
1974
生まれ
2003
博士(工学)
東京大学
2003
東京大学大学院
工学系研究科博士課程
システム量子工学専攻修了
2000
東京大学大学院
工学系研究科修士課程
システム量子工学専攻修了

より詳しい研究者情報へ

複合する場にある物体の挙動を掴め

● 研究テーマ

  • ❖温度、流れ、電磁等複合場のシミュレーション・プログラムの開発

● 分野

設計工学・機械機能要素・トライポロジー

● キーワード

温度、流体、電磁、複合、場、構造、シミュレーション、連成方程式

● 実施中の研究概要

私の研究は、温度、流れ、電磁など、複数の場が同時に存在する、複合場のシミュレーション・プログラムの開発です。従来、有限要素法による解析はありますが、単独の場の問題解析用で、複数の場が重複する場合は適用できませんでした。複数の場の方程式を一体にした連成方程式を解く一体型解法は、その問題を回避しています。
複数の場を一体にした連成方程式を解く、一体型解法を開発しました。プログラムは汎用で基礎部分はほぼ完成しつつあります。 ケース・バイ・ケースで、さらなる応用例を探しています。
特に、最近はMEMS(Micro Electro Mechanical Systems) における、構造 - 流体 - 静電解連成現象に注目し、汎用連成シミュレーション手法の開発を行っています。
特徴は、複数の場が重複する場の問題をビジブルに解析するので、今まで目に見えなかった事象が、理解しやすくなります。
本解法を、昆虫飛行に適用してみました (図1 参照)。
①シェル構造の弾性翼が広い流体中で羽ばたく問題の解析。
②昆虫飛行の流体構造連成モデリング (受動的な迎角と揚力の発生 の2次元数値解析による検討)。
③昆虫飛行の流体構造連成モデリング (受動的な迎角と揚力の発生の3次元数値解析による検討)。
解析結果から、本解法がシェル - 流体連成問題の並列解析を、効率的に行うことが、できることが分りました。詳細は、 http://solid.mse.kyutech.ac.jp/~ishihara/を参照ください。
④MEMSへの適用
次世代高密度光メモリ用マイクロ静電アクチュエータの構造設計 (添付 図2参照) に、適用しました。このアクチュエータは、高密度光ディスク上のメモリを読み取るためのレンズの微細位置決めを行うものです。詳細は、http://www.kyutech.ac.jp/top/enterprise/research/ishihara_da.htmlを参照ください。
⑤ その他の応用事例
マイクロ加速度センサー、マイクロ片持ち梁(はり)の構造流体静電連成解析(研究中)があります。

● 今後進めたい研究

微空間飛翔体、細管内走行ロボットの挙動解析をさらに追及したいと考えています。 また、MEMSの汎用CAE(Computer Aided Engineering)(注1)システムの確立をしたいと思います。
(注1)コンピュータを活用して、製品の設計、製造管理、工程設計など、一連の生産活動を支援すること。

● 特徴ある実験機器、設備

昆虫飛行のスケール拡大実験装置

● 過去の共同研究、受託研究、産業界への技術移転などの実績

【表彰・受賞】
▶『日本計算工学会平成17年度奨励賞』、日本(2006)
▶『The Young Researcher Fellowship Award for Exemplary Research in Computational Mechanics』The Second M.I.T. Conference on Computational Fluid and Solid Mechanics、USA (2004)
【財団など研究助成】
▶『MEMS における構造 - 流体 - 静電界連成現象の汎用連成シミュレーション手法の開発』カシオ科学振興財団 (2008-2009)
【共同研究者(敬称略)】
▶学内 堀江知義、二保知也、馬場昭好

● 研究室ホームページ

図1 昆虫飛行の翼運動と非定常流体力学