Matsui Lab
Jun MATSUI
     松井 純  Jun MATSUI
職   名:教授
研究組織:大学院工学研究院
       システムの創生部門/システムのデザイン分野
教育組織:大学院工学府
       システム統合工学専攻/機械システム工学コース
学部組織:工学部生産工学科
担当講義:<大学院>分子熱流体
       <学  部>基礎流体解析,ターボ機械,流体力学2
専   門:流体力学,希薄気体力学
連絡先  :E-mail
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関連リンク
● 研究テーマと概要 ●
1)希薄気体流れとその境界条件に関する研究
 スペースシャトルや人工衛星が飛行しているような高度では、大気の圧力は非常に低くなりますが、圧力は0ではなく、わずかに酸素や窒素などの分子が存在します。これらの分子が人工衛星などに衝突すると、空気抵抗を生じて飛行速度が遅くなったりします。このような、極めて圧力の低い状態における空気などの流れを"希薄気体流"と呼びます。この領域では分子一つ一つの振る舞いが重要になります。また1気圧の下でも1μm以下の極めて小さな空間の中での流れは、やはり希薄気体流の性質を帯びてきます。
 このような希薄気体流をコンピュータを使ってシミュレートし、真空ポンプの中の流れや、狭い隙間での流れを解析しています。これにより真空ポンプの設計に役立つ情報を得たり、壁面のでこぼこが流れに与える影響を評価したりします。また、そのようなシミュレーションにおいては、気体分子が固体壁面に衝突した後に、どのような速度を持つかが、境界条件として重要になりますが、現象を正確に再現するモデルはまだ存在しません。そこで、分子動力学と呼ばれる数値解析手法を用いて、気体分子が壁面に衝突し、反射する現象をシミュレートし、これを統計的にモデル化する研究も行っています。
2)流体機械の中の流れの実験およびシミュレーションによる解析
 私達の身の回りには"流れ"を利用する機械が数多くあります。(ポンプや水車などはその代表的な例です。)数多くある割には、意外に事故や故障を引き起こしており、機械の中における流れの様子には、まだまだわからないことが多いのが実情です。実験と数値シミュレーションの二つの方法で、そのような流れを解析し、より安全で効率の良い機械を作るための基礎的な研究を行っています。実験装置、計測装置を作成・開発し、また数値シミュレーションのための計算プログラムを作成して研究に用いています。

Simulated 2-phase flow in fluid coupling Visualized flow pattern in the low specific speed pump.

● 主な公表論文 ●
(1) 松井 純:分子動力学法による気体-表面散乱の解析(第1報: Lennard-Jones系によるシミュレーション),日本機械学会論文集,58-551(B),(1992) pp.2046-2051.
(2) 松井 純:分子動力学法による気体-表面散乱の解析(第2報:Xe-Pt(111)系における動的挙動),日本機械学会論文集,58-553(B) (1992) pp.2744-2749.
(3) 松井 純:分子動力学法による気体-表面散乱の解析(第3報:エネルギー伝達および衝突後の速度分布),日本機械学会論文集,62-598(B) (1996) pp.2156-2162.
(4) 松井 純:半径比の大きなベーンレスディフューザにおける特異な旋回失速,日本機械学会論文集,61-591(B) (1995) pp. 3842-3847.

1) Rarefied gas dynamics and molecular dynamics:
 When the pressure of gas becomes very low, the flow characteristic differs very much from ordinary one. This type of flow is called as 'rarefied gas flow'. Also, when the representative length becomes very small, the similar 'rarefied flow' is found. Using simulation techniques of DSMC (Direct Simulation Monte-Carlo), I study the rarefied flow in turbo-molecular-pump, and estimate the performance of it. Also on the flow in very narrow channel, the effect of roughness to the flow is analyzed.
In such simulation, the boundary condition of solid wall is very important, but we do not have correct model of the collision on the wall. I try to establish some models from the statistic data of molecular motion, using 'molecular-dynamics' method.
2) Computational and experimental analysis of flow in turbo machinery:
 Pump is very popular machine, but we don't know the correct flow status in the pump, especially when the specific speed of the pump is low, or when the pump is driven in off-design point. Using CFD and EFD methods, I try to find the reason of some instability and reduce of performance in such flows in turbo machinery.

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