乱流は難しいが魅力的! 船の開発に必要な模型船での乱流実験
「ゆく川の流れ」は乱流
鴨長明の方丈記では、「ゆく川の流れは絶えずして、しかももとの水にあらず」と述べており、これが人生の本質であるとされています。
私は"流れ"に興味を持ち、流れを数学や物理学の視点から解明する流体力学を研究しています。特に、流れが乱れた状態(乱流と呼びます)を制御する/利用するための技術開発に取り組んでいます。
乱流は方丈記の中で述べられたような性質を持ち、同じような流れの状態が繰り返されることはなく、そのふるまいを数学的に定義することは困難であるとされています。しかしながら、乱流の性質は多くの流体力学研究者をワクワクさせ、各研究者が独自な視点で研究に取り組んでいます。
実船と模型船では、乱流が異なる
私の現在の専門分野は船舶海洋工学であり、応用面では船舶の燃費性能を良くするための方法を流体力学的な観点から調べています。一般に船を開発するときは、300メートルまでに達する実船スケールの流れでの船の流体力学的性能を推定するために、100メートルぐらいの水槽において数メートルの模型船を用いて実験を行います。
このとき問題となるのは、実船と模型船では流れの強度が異なり、実船では完全に発達した乱流ですが、模型船では乱流になるかならないかの状態(遷移状態)になってしまいます。そのため、同じような乱流状態を実現するために、模型船に小さい突起を付ける乱流促進装置が使われますが、効率的に促進されるための方法や実船との違いを見出すための研究を行っています。
中学生のときは部活に熱中していた以外に、休みの日は釣りに出かけていました。釣れればもちろん楽しいのですが、釣れなくても水面を眺めていると心が落ち着き、釣りに来てよかったな、といつも感じます。大学は研究者になろうというよりも、地に足をつけてものづくりをする技術者となろうと思って工学部の機械系に入ったのですが、流体力学に出会い、乱流の性質を自分なりに見つけることを日々行っています。
「計算と計測のデータ同化による効率的乱流促進方法の探索」
◆主な業種
(1) 船舶・機器
(2) 交通・運輸・輸送
(3) 自動車・機器
◆主な職種
(1) 設計・開発
(2) 基礎・応用研究、先行開発
(3) 生産技術(プラント系)
◆学んだことはどう生きる?
造船会社の技術研究所において、新しい船型開発のための研究を行っている卒業生がおり、従来的な技術手法に捉われない新規技術の開発を行っています。私たちの研究室では水槽を活用した実験と、コンピュータを用いた数値解析を両方実施しており、両者のデータを比較することによって流体の本質を見極めて流体運動を記述する代替的な手法を開発しており、そのような経験や知識が造船開発の分野でも活きていると感じます。
船舶海洋工学が学べる大学は全国にいくつかありますが、船舶や海洋構造物の設計・システムデザインを体系的に学べる学科はあまりありません。本学は100メートルの大型長水槽を有しており、模型船を使った実験研究を行うことができます。実際に流れの様子や船舶の運動を目にすることができるので、そこから新たな発想や研究テーマを見出すことができます。
野球の球種はストレート、フォーク、カーブなどいろいろなものがあります。回転の有無、ボールが回転する向き、回転数、などをプロ野球の動画などから調べ、ボールが流体(空気)からどのような力を受けているか調べましょう。また、なぜそのような力が発生するのかを調べてみましょう。
| Q1.日本以外の国で暮らすとしたらどこ? ノルウェーなどの北欧諸国:住んでいる人の気質が日本人に近く、自然が豊富なところ。 |
|
| Q2.大学時代のアルバイトでユニークだったものは? 教科書販売:3月にまちの書店のお手伝いで市内の中高を巡って販売してました。 |
|
| Q3.研究以外で、今一番楽しいこと、興味を持ってしていることは? 土日は平日のための弁当作り置きを作っています。慣れると1-2時間で4-6品作れます。 |
|
| Q4.好きな言葉は? 明日できることは今日やらない |

