複雑衝撃波研究分野

複雑流動研究部門

Complex Flow Research Division

複雑衝撃波研究分野

Complex Shock Wave Laboratory

(兼)教授
大林 茂
Concurrent Professor
Shigeru
Obayashi
准教授
孫 明宇
Associate Professor
Mingyu
Sun

レーザー誘起液体ジェットや爆発的な火山噴火のような高温高圧高速下の衝撃波を伴う圧縮性混相流現象を解明することが当グループの目的である。 現在、長年開発してきた非構造格子を用いた高解像度技術に基づき、サブグリッド界面モデルを構築し、汎用性の高い解析技術を開発している。

We are devoted to research on compressible multiphase flows, especially accompanied by shock waves, such as laser-induced liquid jet, and explosive volcano eruption. Currently, we are developing a general-purposed numerical technique using solution-adaptive grids and hybrid grids, by modeling subgrid-scale interfacial phenomenon.

レーザー誘起液体ジェットの数値解析技術の開発
Numerical modeling of laser induced liquid jet

レーザー誘起液体ジェット(Laser-induced Liquid Jet : LILJ) を用いた場合、軟部組織内を切除する際に、血管が温存され、肝臓手術などでその有用性が報告されてきた。LILJは従来のポンプ式等に比べ、レーザーパルスを使用するために間欠駆動が可能である点や、周囲の医療機器に電磁的な影響を与えないという点で優れている。 現在、市場化を目指し、応用領域を広げつつある。本研究グループはLILJの基盤解析技術を確立した。

A laser-induced Liquid Jet (LILJ) can cut soft tissues , while preserving blood vessels, which has been reported in clinical liver operations. Compared with the conventional pumps, the LILJ is excellent in the point in which an intermittent pulsed jet is possible, and the point of not having electromagnetic influence on surrounding medical equipment. We have established a numerical model that can analyze the jets for general applications.

チャネル内高圧液中気泡の破砕現象に関する研究
Defragmentation of high pressure bubbles and liquids in channel

火山噴火の際のマグマ噴出挙動は,マグマと高圧気泡の気液二相現象と捉えられる場合が多い.本研究で開発した計算手法は,界面追跡手法もとに界面法線ベクトルを界面の移流方程式で求め,火山噴火現象について気泡の膨張や変形の影響を考慮した数値模擬を行い,火山噴火現象に及ぼすマグマ圧力及びボイド率の影響を解析できた。

The magma ejection in an explosive volcanic eruption is modeled as high-pressure bubbles in liquid, which is a compressible gas-liquid two phase phenomenon. We have developed a sharp interface method that can resolve subgrid-scale bubbles using the advection equation of surface normal. The expansion, breakup and coalescence of bubbles are considered. The influences of the initial pressure and void rate of the gas bubbles on the volcanic eruption phenomenon are analyzed.

可視化光学系の解析技術
Numerical analysis of optical visualization systems

光の屈折を利用したシャドウグラフやシュリーレンなどの可視化光学系の解析技術を開発した。 流れ場を含む光学系全体を通過する光線を追跡し、可視化の画像生成原理に忠実に基づき、光学素子の配置・特性による可視化画像への影響を解析できた。

A technique to analyze optical visualization methods for compressible flows, such as shadowgraph and Schlieren methods that make use of light refraction, has been developed. The light rays that pass the whole optical system including a flowfield are traced, faithfully based the principle of geometric optics. The influence of optical elements and arrangement of these elements can be analyzed.

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