研究内容

1. キーワード

粒子法（MPS法、SPH法、MPH法、DEM法）、数値シミュレーションによる現象解明とデザインの最適化，シミュレーションを活用した新たなシステムの開発, 物理シミュレーションへの機械学習の導入, 最適化, 船舶工学, 機械工学, 土木工学, 船舶と海洋構造物に加わる流体力に関する数値シミュレーション，波浪中抵抗増加, コンピュータグラフィックス，海岸領域の津波シミュレーション，防災・減災のための工学，安全性の評価手法の開発, 洋上風車のスパー挙動の数値解析, 液封式真空ポンプ, 流体潤滑, 高粘性流体

２. 動画

０）液封式真空ポンプの粒子法によるシミュレーション手法の開発
粒子法を用いて、液封式真空ポンプの気体と液体の「密度」、「温度」、「圧力」を粒子法で計算し、エネルギーロスの少ない最適設計でポンプ性能の向上と信頼性の高い製品の開発を可能にしました。 この研究成果は、イタリアのミラノで開催された国際会議Particles 2023 で発表しました。
<Reference>
Taro Kaito , Kazuya Shibata, Takeshi Takanashi, Naoyuki Yasuda, "Numerical analysis of liquid ring pump by the MPS method", VIII Interanational Conference on Particle-Based Methods, Particles 2023, Milan, Italy, 9-11 October 2023
https://particles2023.cimne.com/event/contribution/79f06028-da83-11ed-9a1c-000c29ddfc0c

(a)水環形
(b)密度
(c)温度
(d)圧力




１）重合粒子による津波解析
　（局所的に粒子法の空間解像度を向上させる手法を開発しました。
　　これにより計算時間を大幅に短縮可能になりました。この手法は安定的であるという長所があります。）

 

 

２）船体甲板上への海水打ち込みの数値解析
打ち込み水によって生じる衝撃力を予測する手法を開発し、実験と定量的に比較検証しました。

 

 

３）船体と波との相互作用の数値解析
　（粒子法による船体運動モデルと数値水槽モデルを開発し、高波の条件での船体運動計算を可能にしました。）

 

 

４）自由降下式救命艇のシミュレーション
６自由度の計算が可能な船体運動モデルを応用し、自由降下式救命艇が着水時に生じる加速度を数値解析で予測可能にしました。

 

５）カルマン渦の数値解析
（境界条件を改良し、カルマン渦の粒子法シミュレーションに成功しました。）

 

６）高粘性流体
　粘性計算を陰的に解くアルゴリズムを開発し、非常に粘性が高い流体も効率的に計算可能にしました。

 

７）表面張力計算

 

 

３. 概要

　我々の身の回りには、現象の詳細が解明されていないことが多くあります。それらの現象を数値シミュレーションを用いて解明し、新しいシステムの構築およびデザインの最適化を行う研究を行っています。これまで粒子法という新しい数値計算手法を用いて、船体甲板上に海水が打ち込む現象や船体運動をシミュレーションする技術を開発してきました。これらの技術を活用して船舶と海洋構造物の安全性の評価と向上に関する研究を行なっています。
　また東日本大震災を受けて防災・減災の重要性が再認識されています。我々の研究室では海岸付近および陸上での津波の挙動を解析するシミュレーションを行っています。シミュレーション手法を活用し、より安全な社会の実現に貢献する研究を行います。

共同研究・受託研究のお問い合わせは、メールにてお願い致します。（E-mail ： shibata.kazuya（アットマーク）sys.t.u-tokyo.ac.jp　）　

３.所属学会

　日本機械学会、日本船舶海洋工学会、日本計算工学会