ナノサイズでの流れの解析（原子の運動状態のシミュレーション）

物理学と工学が融合するシミュレーション
コンピュータの性能向上により、かつては非常に高価なスーパーコンピュータが必要とされた複雑な計算がPCでも実施可能になり、現在ではシミュレーションが機械や電子機器の設計にも随分と利用されるようになっています。私たちは、従来は物理学の対象であった原子レベルでのシミュレーションを様々な工学上の現象に適用する研究を行っています。
自然現象の根本は原子の運動状態の変化
微視的には物質は原子の集合体であるとの観点から、私たちは物質中の原子の運動状態を図に示す様にシミュレーションしています。これにより、作動中の機械を構成 する固体・液体・気体の微視的な状態やそれらの高速な変化が統合的に解析できます。最近の機械では高性能化を意図して内部要素の微小化が進んでいるので、実験だけでは解明できない問題が増えています。原子レベルでのシミュレーションはそのような問題に対する解答を与えるものです。

准教授 相原 智康 AIHARA tomoyasu
研究キーワード 超高速飛翔体衝突，超高速変形，アモルファス合金，熱流体，潤滑，接合，分子動力学法
研究分野 流体工学航空宇宙工学材料工学ナノマイクロ科学応用物理工学
主な研究テーマ
  • 高速飛翔体衝突による材料損傷と固体中衝撃破の発生・伝播の研究
  • ナノレベルでのキャビテーション気泡の発生と崩壊の研究
  • ポリマーの表面改質・構造制御による高強度接合の研究
研究概要

実験では容易に知ることのできないミクロな世界のダイナミックスをコンピュータシミュレーションにより，理論的に研究しています。具体的には，材料の機械的特性（超高速飛翔体衝突による超高速変形，衝撃波）と安定性，ポリマー材料の高強度接合，機械分野における流体（キャビテーション，燃料の高速気化，流体潤滑）などに関連した問題について，分子動力学法を中心としたシミュレーションを行っています。この他に，金属材料全般に関した技術的相談も行っています。
提供できる技術 ・応用分野

航空宇宙分野でのスペースデブリ対策，ナノレベルでの加工，キャビテーションの制御，CFRPの接合，熱流体の物性評価
主要な所属学会

日本機械学会，日本金属学会，日本物理学会，日本材料学会，分子シミュレーション学会
論文
  • 高速飛翔体衝突によるポリマー/金属複合構造の損傷に関する分子動力学解析，平成30年度衝撃波シンポジウム講演会講演論文集， 062，(2019)．
  • 水中のキャビテーション核の核生成に関する分子動力学的研究，第30回計算力学講演会講演論文集，104，(2017)．
  • 発達障害の傾向を有する学生に対する機械工学系教育プログラムにおける対応，日本機械学会関東支部第22期総会講演会講演論文集，OS303，(2016)．
最終更新日：