【未来を拓く流体力学革命】【21卒】 日立製作所 インターンシップ（技術系）の通過ES(エントリーシート) No.32090（大阪大学大学院/男性）（2020/6/8公開）

翼面上のシートキャビティの界面捕獲を考慮したキャビテーションモデルに関する研究 続きを読む

私は数値シミュレーションを用いて、キャビテーションの予測精度が向上した計算モデルを開発する研究を行っています。 キャビテーションは、液相中において、圧力が下がることで、気相に変化する現象であり、流体機械の性能低下や、気泡崩壊時の衝撃による壊食、騒音、振動を引き起こします。そのため、流体機械の設計においてキャビテーション発生を考慮することは重要です。 しかし、キャビテーションの解析において、実験は技術面・コスト面から容易ではありません。 例えば、ロケットエンジン設計では、液体水素に生じるキャビテーションを考慮しますが、実験には危険が伴い、液体水素のコストも著しいという問題点があります。これらの理由から、精度良いキャビテーション現象の数値シミュレーション手法が要請されます。 これまでの計算モデルでは、キャビテーション発生時の翼周りの揚力特性がうまく再現できないという問題がありました。ほとんどの計算モデルでは液相と気相を区別せず、均質な流体として扱い、キャビテーションを気相体積率または液相体積率で表現していました。均質流体モデルを用いた結果、翼上面にシート状に発生したキャビティ（シートキャビティ）の中を流線が通過していたことが、揚力特性の再現性低下の原因であることが先行研究で明らかになりました。 そこで、私の研究テーマでは、翼周りのキャビテーション流れの予測精度向上のため、気液界面を追跡する計算モデルを開発することを目的としています。キャビテーション発生時に正確に気液界面を捕獲することで、気相であるキャビティを作ることができます。それができれば今までは再現できなかった、シートキャビティを避ける流線が再現でき、そのことが揚力特性の再現性を向上させると考えられます。 私は、均質流体モデルを用いた既存のキャビテーションコードに界面再構成の手続きを入れることで、これを達成する予定です。具体的な方法としては、所属研究室で開発された均質流体モデル（液相体積率でキャビテーションを表現するモデル）を、界面追跡法の一種であるVOF法（液相体積率の輸送方程式を解くことで界面を求める方法）ととらえ、界面を再構成します。界面は複数の1次関数によって表現します。 現在までに、液相体積率の情報から1次関数で近似した気液界面を表現する界面再構成プログラムは完成して、既存のキャビテーションコードに導入するところです。しかし、既存のキャビテーションコードでは、計算の都合により、液相体積率（0と1の間の値をとる）の下限を0.1に設定していたことが原因で、界面再構成の手続きが導入できませんでした。そこで、現在は既存のキャビテーションコードで液相体積率が0でも計算できるように計算法を改良しています。それが出来れば界面再構成の手続きを導入し、計算結果を実験値と比較したいと思っています。 続きを読む

流体力学、線形代数学 続きを読む

マジックサークル 続きを読む

私には強い責任感があります。私はマジックサークルで部長を務めていました。当時、毎年恒例だった市民ホールでの発表会が2年間途絶えていたので、私は発表会の復活を目標としました。自らすべきことを調べ、メンバーと協力して遂行しました。私は全員の仕事を把握し、さらにミスを減らすため、毎週の会議を設けました。その結果無事に発表会が開催できました。そして引退後も後輩が発表会を開催できるように支援しています。 続きを読む

様々な社会インフラ事業に関し、日本最大手である貴社において、CFDが実際にどのように活用されているのかを深く知りたいからです。 特に電力などのエネルギー事業は、人々の生活を直接支える、無くてはならない部門だと思います。 その中でも水力発電は、自然エネルギーを活用する、環境にやさしい発電でありながら、エネルギー変換効率が非常に高い発電として今後成長していく発電だと思います。その水力発電の核となる水車の解析を行うことは水力発電の効率向上に大きく貢献するテーマであり、実験よりも手軽に行えるCFDによる解析は不可欠であると考えます。 私は大学でCFDを用いた研究を行っており、CFDの威力を知っています。しかし、CFDが計算コストの影響でモデルを用いていたり、格子幅を十分には小さくしていなかったりと、計算精度において完全ではない場合もあるということも知っています。そこで、責任ある社会インフラ事業最大手の貴社では、コストと精度のバランスをどのようにとっているのか、CFDは設計においてどのような立ち位置なのかを知ることで、CFDの工学へのさらなる可能性を見出したいと思います。 続きを読む