Research projects | Kobayashi, Hiromichi | Researchers Information System

2022.04 - 2026.03

Functional improvement of mixing promotion in fluid equipment by elucidating the universal statistical law of two-phase turbulence

Providing Institution: Japan Society for the Promotion of Science
Program Name: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Research Institution: Japan Society for the Promotion of Science
Funding Type: Competitive
Role: Principal investigator
Researcher: Hiromichi Kobayashi, Rio Yokota
Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Research Funding Type: Research grant
Submission Category: Domestic joint research

量子乱流 / 超流動ヘリウム / 相互摩擦力 / 2流体結合 / 常流体 / 超流体 / 流体工学 / 数値流体力学 / LES / 渦

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Analysis of interaction between cloud turbulence and cloud micro physical processes

Program Name: Grants-in-Aid for Scientific Research
Researcher: 後藤俊幸, 渡邊威, 小林宏充, 齋藤泉
Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

雲乱流 / 過飽和度ゆらぎ / 大規模シミュレーション / 統計法則 / 数理モデル

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多モーメント手法による多目的CFDコアの開発

Providing Institution: Japan Society for the Promotion of Science
Program Name: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Research Institution: Japan Society for the Promotion of Science
Funding Type: Competitive
Role: Coinvestigator(s)
Researcher: Takayuki Aoki
Research Funding Type: Research grant
Submission Category: Domestic joint research

2008.04 - 2010.03

LESにおける乱流中のコヒーレント構造に基づく壁モデルの検討

Providing Institution: Japan Society for the Promotion of Science
Program Name: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
Research Institution: Japan Society for the Promotion of Science
Funding Type: Competitive
Role: Principal investigator
Researcher: Hiromichi Kobayashi
Research Funding Type: Research grant
Submission Category: Individual

2011.04 - 2014.03

液体金属ＭＨＤ発電機内乱流の再層流化現象と渦電流による壁面ジェット流の解明

Providing Institution: Japan Society for the Promotion of Science
Program Name: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Research Institution: Japan Society for the Promotion of Science
Funding Type: Competitive
Role: Principal investigator
Researcher: Hiromichi Kobayashi
Research Funding Type: Research grant
Submission Category: Individual

2014.04 - 2017.03

乱流中のスケール間エネルギー輸送の解析的評価

Providing Institution: Japan Society for the Promotion of Science
Program Name: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Research Institution: Japan Society for the Promotion of Science
Funding Type: Competitive
Role: Principal investigator
Researcher: Hiromichi Kobayashi
Research Funding Type: Research grant
Submission Category: Individual

2018.04 - 2021.03

量子乱流と常流体乱流の結合計算による2流体乱流の特性解明

Providing Institution: Japan Society for the Promotion of Science
Program Name: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Research Institution: Japan Society for the Promotion of Science
Funding Type: Competitive
Role: Principal investigator
Researcher: Hiromichi Kobayashi
Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Research Funding Type: Research grant
Submission Category: Individual

量子乱流 / 超流動ヘリウム / 相互摩擦力 / 2流体結合 / 常流体 / 超流体 / 流体工学 / 数値流体力学 / LES / 渦

極低温の液体ヘリウムは、粘性ゼロの超流体と粘性を持つ常流体が混合した2流体状態にある。その液体ヘリウムで満たされた矩形ダクトの一方をヒーターで熱すると常流体は低温側に、超流体は高温側に移動する。流速が増加すると、超流体中の量子渦が毛玉のようになる量子乱流となり、常流体と相互作用して超流体が流れにくくなる。2015年に米国で行われた実験で、量子渦に次いで、常流体の速度分布の可視化が可能になった。その結果、流速が増加するにつれて常流体は放物形から平坦化した流れ、次いで乱流になることがわかった。そこで、今年度は下記について研究を行った。流れに乗って渦点が動いていく渦糸計算で解析される量子乱流と固定した計算格子において流れの変形を解析する常流体といった異なる計算系の現象を解析するため、相互摩擦力を介した2流体カップリング計算の実装に成功した。その結果、流速が増加して、渦糸密度が増加すると、相互摩擦力が強くなり、常流体は平坦化した速度分布になることがわかった。その後は、圧力勾配と相互摩擦力が釣り合い、放物形分布に戻ることも明らかになった。この成果は、物理系で著名な雑誌Physical Review Lettersに掲載された。また、相互摩擦力が存在する実験下では、矩形ダクト入口から一様な分布で流入した常流体が放物形の定常流れになるまでの助走距離が、短くなることが知られている。そこで、超流体も常流体と同じくNavier-Stokes方程式で扱えるように粗視化した方程式により、超流体が相互摩擦力によって変形した状態で常流体の入口へ向かって流れてくるために、一様な分布で流入する常流体は相互摩擦力によって早期に変形を受けることで、助走区間が短くなることがわかった。また超流体の移流項から予見される超流体の乱流粘性を渦粘性として近似することで、管壁の流速分布が平坦化する現象の再現に成功した。計算の取り合い方の異なる超流体と常流体の2流体結合計算に成功し、1流体のみの変形を扱ってきたこれまでの計算では再現できない現象を再現ならびに解明できたから。今後は、本研究手法を発展させ、実験では情報が少なく解明できない様々な特異現象を、計算によって解明していく。まずは、量子乱流がさらに高濃度になる場合にも高速に計算ができるようにする。これによって、さらに強い相互摩擦力下での2流体結合計算が可能となり、常流体の非等方な速度変動など、相互摩擦力の局所的な変動について詳細な検討が可能となる。また、常流体も乱流状態で計算できるようにモデル化も含めて平行して検討を進める。

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2011.04 - 2014.03

ＧＰＵスパコンによる気液二相流と物体の相互作用の超大規模シミュレーション

Providing Institution: Japan Society for the Promotion of Science
Program Name: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Research Institution: Japan Society for the Promotion of Science
Funding Type: Competitive
Role: Coinvestigator(s)
Researcher: Takayuki Aoki
Research Funding Type: Research grant
Submission Category: Domestic joint research

2011.04 - 2014.03

流体音響理論を用いたエアリード楽器の解析

Providing Institution: Japan Society for the Promotion of Science
Program Name: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Research Institution: Japan Society for the Promotion of Science
Funding Type: Competitive
Role: Collaborating Investigator(s) (not designated on Grant-in-Aid)
Researcher: Kinya Takahashi
Research Funding Type: Research grant
Submission Category: Domestic joint research

2020.04 - 2025.03

Study on cloud turbulent mixing and cloud microphysical processes by large scale numerical simulation

Providing Institution: Nagoya Institute of Technology
Research Institution: Nagoya Institute of Technology
Funding Type: Competitive
Role: Coinvestigator(s)
Researcher: 後藤俊幸、渡邊威, 三浦英昭, 小林宏充, 島伸一郎, 齋藤泉
Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

雲乱流 / 雲マイクロ物理 / 混合輸送 / 大規模数値計算

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2020.04 - 2025.03

低環境負荷シードフリー高効率ＭＨＤ発電の高性能化実証研究

Providing Institution: Tokyo Institute of Technology
Research Institution: Tokyo Institute of Technology
Funding Type: Competitive
Role: Coinvestigator(s)
Researcher: 奥野喜裕、小林宏充, 藤野貴康, 高奈秀匡
Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

MHD発電 / エネルギー効率化 / 電力工学 / 省エネルギー / 電磁流体力学

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2000.04 - 2002.03

シード物質を用いない希ガス凍結プラズマMHD発電に関する研究

Providing Institution: Japan Society for the Promotion of Science
Program Name: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists (A)
Research Institution: Japan Society for the Promotion of Science
Role: Principal investigator
Researcher: Hiromichi Kobayashi
Research Funding Type: Research grant
Submission Category: Individual