| 研究課題/領域番号 |
17K18823
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 研究分野 |
材料力学、生産工学、設計工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
西脇 眞二 京都大学, 工学研究科, 教授 (10346041)
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| 研究分担者 |
山田 崇恭 京都大学, 工学研究科, 助教 (30598222)
高田 滋 京都大学, 工学研究科, 教授 (60271011)
泉井 一浩 京都大学, 工学研究科, 准教授 (90314228)
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| 研究期間 (年度) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2017年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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| キーワード | 構造最適化 / トポロジー最適化 / 熱流体 / メタマテリアル / 希薄流体効果 / ボルツマン方程式 / 希薄気体効果 |
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| 研究成果の概要 |
気体分子の平均自由行程の大きさが無視できない微小スケールの流体場において，温度場により流れ場が誘起されることが知られている．希薄気体流れと呼ばれるこの現象は，近年，大気圧下においても実証され，注目を集めつつある．本研究では，この希薄気体流れに着目し，この現象および現象の逆，すなわち，流れ場により温度差が生じる性質（負の熱拡散）を持つ特異なメタマテリアルである熱流体メタマテリアルの創成設計法の構築をトポロジー最適化に基づき行った．さらに，その方法論を簡単な熱流体メタマテリアルの設計に適用し，構造設計案の創成を検討し，所望の性能を発揮するメタマテリアルの構造創成を可能であることを検証した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究により希薄気体流れ場においてその性能を発揮する熱流体メタマテリアルの創成設計法を構築でき，またその方法により熱流体メタマテリアル構造創成設計できることを確認できた．本方法は，世界的に見ても類似な報告はなく学術的に見て高い新規性があり，極めて独創的であると考える．さらに，これらのメタマテリアルにより，微小デバイスにおいて流れを生じたさせり，特定の流れを利用した加熱冷却が可能となり，超高性能あるいは新しい機能を持つ革新的な熱流体デバイスの実現が可能となる．これらのデバイスは様々な産業に展開でき，その社会的意義も高い．
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