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機能創成セミナー Seminar on Mechanical Science and Bioengineering

第197回
2024年3月22日(金)
11:00-12:00
[Mar 22nd 2024 (Fri) 11:00-12:00]
基礎工学研究科 C419(C棟共用セミナー室)
JAXA航空技術部門における研究開発活動の紹介
1)部門全体の活動の概要   15分
2)層流垂直尾翼の技術実証(DoLFINS)の活動紹介   15分
3)大規模計算と乱流モデル開発に関する活動の説明  15分
4)質疑   15分
(概要)
JAXA航空技術部門における研究開発活動についてご紹介させて頂きます.最初に部門全体の活動の概要をご説明させて頂きます.その後,流体力学に関係する活動につきまして,層流翼に関する技術実証と大規模計算と乱流モデル開発に関する活動についてご紹介させて頂きます.
徳川直子, 阿部浩幸 (JAXA航空技術部門 基盤技術研究ユニット)
世話人:後藤 晋, 河原 源太
第196回
2024年3月13日(水)
15:10-16:10
[Mar 13th 2024 (Wed) 15:10-16:10]
基礎工学研究科 D404(D棟4階共用セミナー室)
Underwater Robots. Challenge and opportunities.
Underwater robots, also known as autonomous underwater vehicles (AUVs) or remotely operated underwater vehicles (ROVs), are advanced technological machines designed to explore and operate in the depths of the ocean. These sophisticated machines are equipped with a variety of sensors, cameras, and manipulators, allowing them to navigate through the underwater environment, collect data, and perform a wide range of tasks. From scientific research and environmental monitoring to offshore infrastructure inspection and military applications, underwater robots play a vital role in exploring and understanding the mysterious world beneath the ocean's surface. As technology continues to advance, the capabilities of underwater robots are expanding, opening up new possibilities for exploration and discovery in one of the Earth's least explored frontiers.
At Polytechnic university of Madrid, we are focused on bioinspired underwater robots are a fascinating fusion of nature and technology, drawing inspiration from the incredible adaptability and efficiency of earth and marine creatures. Mimicking the form and function of some animals like monkeys, dogs, mantarey, fish, octopuses, and jellyfish, these robots are designed to navigate complex underwater environments with remarkable agility and grace. By incorporating biomimetic features such as flexible bodies, undulating fins, and sensory systems inspired by marine organisms, bioinspired underwater robots offer a unique approach to exploring and interacting with the ocean's depths. With applications ranging from underwater surveillance and environmental monitoring to search and rescue operations, these robots showcase the ingenuity of human engineering inspired by the wonders of the natural world. As researchers continue to unlock the secrets of marine life, bioinspired underwater robots promise to revolutionize our understanding of underwater exploration and inspire future innovations in robotics and marine science.
Cecilia García Cena (Center for Automation and Robotics, Polytechnic University of Madrid)
世話人:青井伸也
第195回
2024年3月13日(水)
13:30-15:00
[Mar 13th 2024 (Wed) 13:30-15:00]
基礎工学研究科 C棟4階共用セミナー室
Boundary layer analysis in high-Rayleigh number turbulent convection
We study the structure of the thermal and viscous boundary layers in three-dimensional Rayleigh-Bénard convection for a range of Rayleigh numbers up to 1e+12 at Prandtl numbes of 0.7 in direct numerical simulations. The convection flow evolves in a Cartesian domain of aspect ratio 4H:4H:H with H being the layer height. Periodic boundary conditons are applied in the horizontal directions. We report the following findings: For the highest Rayleigh numbers, a hierarchy of the thermal plumes is observed. Finer plumes close to the wall merge to bigger ones further away from the wall. The plume formation can be connected to critical points of the two-dimensional wall-shear stress vector field, in particular node-saddle-node tripletts. The velocity field close to the wall can be decomposed into shear-dominated (with different directions) and shear-free regions. There is no coherent shear flow covering the whole boundary plate, as assumed in theories of turbulent heat transfer. We discuss possible connections of these findings to the scaling of the turbulent heat transfer with Rayleigh number which is close to a 1/3-power law.
Jörg Schumacher (Institute of Thermodynamics and Fluid Mechanics, Technische Universität Ilmenau)
世話人:河原源太
第194回
2024年2月2日(金)
15:00-17:00
[Feb 2nd 2024 (Fri) 15:00-17:00]
Webexを使用します.聴講をご希望の方は杉山( sugiyama.kazuyasu.es@osaka-u.ac.jp )まで①氏名 ②所属を添えて2024年2月1日(木)までにメールにてお申し込みください.ミーティングリンクは,メールでお知らせします.
ロケットエンジン用ターボポンプに生じる非定常現象解析技術構築
液体ロケットエンジン用ターボポンプは,推進剤・酸化剤をエンジン燃焼部に供給する役割を有するエンジンの重要な心臓部である.しかし,ターボポンプの内部では,高速回転での運転が要因で様々な非定常現象が生じることがあり,日本の基幹ロケットにおいても開発の障壁となった.将来の革新的な輸送技術開発・コスト低減・設計サイクル縮小化を着実に進めるため,問題点の早期洗い出しや設計フロントローディングの拡充を可能とする技術が必要であるが,そのためにはロケットエンジン開発の鍵となるターボポンプの性能や内部に生じる現象をモデルベース/シミュレーションベースで正確に予測できる手法の構築が不可欠である.
 本講演では,JAXA第三研究ユニットで開発を進めているターボポンプのシミュレーション技術について紹介をする.特に,ロケットエンジン開発で問題となり得るポンプ(インデューサ)のキャビテーション現象とタービンの翼振動現象の予測のために構築を進めている解析技術を紹介する.キャビテーションによる流動不安定現象の予測技術では,キャビテーションの特性パラメータを用いた1次元的な現象予測手法構築,および大規模解析によるインデューサの詳細解析事例の紹介をする.タービンの翼振動予測技術では,流体構造連成を用いた翼振動解析の事例や,シミュレーションによる振動源予測の事例を紹介する.
山本 啓太 (JAXA 研究開発部門 第三研究ユニット)
航空機エンジンの発展と新しい技術の取り組み ~航空の脱炭素化に向けて~
 国際民間航空機関(ICAO)は翌2022年10月7日国際航空分野で2050年までに実質脱炭素する長期目標を採択した。これにより加盟国は法的に2050年までの実質脱炭素の義務を負った。コロナ禍後から2050年まで、航空需要は平均年3.1%成長をすると見込まれており、2050年までに実質脱炭素を達成するためは
対策1:航空機・航空エンジンの技術革新
対策2:航空機運用・管制とインフラ
対策3:持続可能代替燃料(SAF、水素)
対策4:排出権取引
が必要と言われている。
 本講演では前述の世界的な動向を踏まえつつ、IHIが脱炭素に向けてどのような役割を果たそうとしているのかについて述べる。前半では、ジェットエンジンの基礎知識としてジェットエンジンの概要、ジェットエンジンの仕組みとサイクル、ジェットエンジンへの要求について説明する。後半では、脱炭素に向けた新しい技術への取り組み、特に、IHIが積極的に取り組んでいる対策1:航空機・航空エンジンの技術革新と対策3:持続可能代替燃料について紹介する。
伊藤 優那 (株式会社IHI 航空・宇宙・防衛事業領域 技術開発センター エンジン技術部)
世話人:杉山和靖
第193回
2024年1月22日(月)
16:00-17:00
[Jan 22th 2024 (Mon) 16:00-17:00]
基礎工学研究科 A棟B201教室
Quantitative assessment of orthopaedic surgical loading conditions
In the development or biomechanical research on orthopedic surgery, practical loading conditions are crucial. The practical quantity of intra-op loading conditions enables us to estimate the safety of the surgical devices or treated joints in terms of mechanical quantities like the factor of safety or allowable deformation. However, the quantitative information on intra-op surgical techniques is quite limited. During my last 20 years of journey of biomechanics research, I have continuously kept eyes on the intra-op surgical treatment-related mechanical quantities. I will share my findings and listen your ideas.
Yeon Soo Lee (Department of Biomedical Engineering, College of Medical Science, Catholic University of Daegu)
世話人:出口真次
第192回
2024年1月15日(月)
14:00-16:00
[Jan 15th 2024 (Mon) 14:00-16:00]
基礎工学研究科 F棟3階 生物工学コースセミナー室
Computational Psychophysiology and Mental Health
In recent years, mental health issues have become increasingly prominent all of the world. According to the report from the World Health Organization, approximately 970 million people suffer from mental disorders, accounting for 13% of the global population. Currently, the diagnosis of mental illnesses primarily relies on physician interviews and Brief Psychiatric Rating Scale (BPRS), lacking objective and quantifiable diagnostic indicators. Moreover, the common treatment of mental disorders is pharmacotherapy, which is often associated with significant side effects. The rapid advancement of cutting-edge artificial intelligence and big data technologies offers new opportunities for the diagnosis and treatment of mental disorders. These technologies are shifting the approach to data driven screening and treatment, offering more precise, personalized, and effective solutions. This talk will introduce the opportunities and challenges in the field of computational psychophysiology for the diagnosis and treatment of mental disorders.
Bin Hu (School of Information Science and Engineering, Lanzhou University)
Can Audio Bring New Opportunities to Digital Health? Exploring the Possibilities
As an interdisciplinary field that integrates the theories and methods of acoustics, signal processing, machine learning and other disciplines, Computer Audition (CA) is playing an increasingly important role in the field of digital medicine, intelligent healthcare, and bioinformatics. Due to its inherited characteristics of non-invasive and ubiquitous, audio has the potential applications in assisted diagnosis and early intervention of not only physical but also mental diseases. This talk will report the state-of-the-art work and the future trends about computer audition for healthcare.
Kun Qian (School of Medical Technology, Beijing Institute of Technology)
世話人:野村泰伸
第191回
2023年12月18日(月)
13:30-14:30
[Dec 18th 2023 (Mon) 13:30-14:30]
基礎工学研究科 C419(C棟共用セミナー室)
From poroelastodynamics to the cerebral poroelastic model and explore hydrocephalus
Technological advancements, as exemplified by computational science and biomedical engineering, are set to enhance our capacity to model and simulate an almost boundless array of intricate problems that have long resisted traditional methods of medical practice. Numerical techniques and simulations offer the potential for enhanced, clinically relevant predictive data and optimisation, facilitating more efficient allocation of resources for the development of treatment protocols, risk evaluation, and the urgently required management of a long-term care system for a wide range of brain disorders. In this presentation, the significance of exploring the relationship between cerebrospinal fluid transport phenoman and hydrocephalus is particularly noteworthy through numerical and computational modelling of the cerebral environment.
Dean Chou (Department of Biomedical Engineering, National Cheng Kung University)
世話人:和田成生

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