| 研究課題/領域番号 |
20360059
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
高野 直樹 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (10206782)
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| 研究分担者 |
鳥山 寿之 立命館大学, 理工学部, 教授 (30227681)
山東 篤 和歌山工業高等専門学校, 知能機械工学科, 助教 (50435442)
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| キーワード | パワーMEMS / 熱流体-構造連成解析 / 動的解析 / 高速化 / モデル縮約法 / 重合メッシュ法 / マイクロ燃焼器 / 最適設計 |
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| 研究概要 |
本研究は、独自の重合メッシュ法によるマルチスケールモデリングと、高速動的解析を実現するためのモデル縮約法を用いた新規解析手法の開発を主目的とし、それをパワーMEMSの一つであるマイクロガスタービンエンジンに応用し、設計と要素試験を実施することを目的としている。
モデル縮約法に関し、昨年度の定式化では、自由度数が大きくなり大規模解析に難があること、また、荷重形態が単一に限られる問題点があったため、改良を行った。また、昨年度開発した基底ベクトルの可視化ツールにより、固有ベクトルと実質的な対応があることを見出した。そこで、新しい定式化では、複数の荷重形態に対する基底ベクトルを用いることで、荷重条件の不確かさを考慮できる可能性が見いだせた。
マイクロ燃焼器の設計に関し、保炎板に1000個超の微小ノズルがあることから、マルチスケール問題になり、モデリングが極めて難しいという問題があったが、段階的なモデリンダにより熱流体-構造連成解析を行うことができただけでなく、材料特性を設計パラメータとした最適設計を行うための基本ツールを開発し、当初計画以上の成果を得た。今後、重合メッシュ法も組み込んだ熱応力・熱変形最適設計へと発展させる。
要素試験に関しては、昨年度の改良案に対するMEMS加工を行いつつ、昨年度の実験結果を整理したので、次年度に論文投稿を行う予定である。
最後に、国際会議2nd International Workshop on Advances in Computational Mechanics(IWACOM-II)において、Multiphysics for Micromachines and Micromaterialsのオーガナイズドワークショップを企画し、米国、カナダ、フランスから研究者を招待し、本研究分野の情報発信を行いつつ、最新情報の交換を行った。
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