基本情報

所属
国立研究開発法人産業技術総合研究所 (産総研) エネルギー・環境領域 省エネルギー研究部門 熱流体システムグループ 研究グループ長
(兼任)次世代治療・診断技術研究ラボ 循環器系疾患治療・診断技術推進研究チーム チーム員
学位
博士(工学)(1998年3月 神戸大学)

連絡先
naoki-takadaaist.go.jp
研究者番号
60357358
ORCID ID
 https://orcid.org/0000-0002-0423-9612
J-GLOBAL ID
200901028115811525
Researcher ID
C-5665-2014
researchmap会員ID
5000003277

外部リンク

 私は、流体・熱・物質移動を伴う複雑系の現象に関する、革新的な連続体物理シミュレーション技術、制御・利用デバイス・機器、及び材料・部材・デバイス製造プロセスの研究・開発を行っています。
 その中で、社会課題解決のため、開発したシミュレーション技術(計算手法・コード)に関して、口頭・誌上発表や各種資料・ソース提供等による無償または有償での開示と実用に向けた更なる拡張・適用を、所内外連携で進めています。

研究開発テーマ:
 これまで、独自・共同開発の各種シミュレーション技術に基づき構築した一連の数値解析コード群を適用し、次の課題に取り組んできました。
(1) 様々な食品・医薬品・化成品等の生産に有用な微小液滴生成マイクロ流体デバイスの開発(Fig.1)。
(2) 液滴・液膜・粒子挙動制御のための不均一な化学修飾と3次元微小凹凸構造を持つ固体表面の濡れ性の評価(Fig.2)。
(3) クリーンディーゼル車開発における微細多孔質フィルタ(DPF)を透過するエンジン排気流と粒子状物質(PM)堆積・燃焼の予測(Fig.3)。
 最近では新たに、各種オープンソース・商用ソフトウェアも活用し、研究領域を横断する所内連携・産学官連携体制で、次の課題にも取り組んでいます。
(4) 新型コロナウイルス感染症陽性患者を病院外で初期診断するエックス線診療車の開発
における車内気流の予測(Fig.4)・制御(AMEDプロジェクト, 産総研理事長賞2021(特別貢献))。
(5) ユニバーサルメディカルアクセスのための無人機による医療支援技術の開発
における高効率飛翔と垂直・短距離離着陸が可能な新型ドローン(eV/STOL)の固定翼周り気流の予測(Fig.5)・制御・機体設計(次世代治療・診断技術研究ラボ)。

コア技術: 
シミュレーション技術
(メゾスケールモデルであるフェーズフィールドモデル(PFM)格子ボルツマン法(LBM)に基づくボトムアップ的アプローチの採用により、従来よりも簡易ながら高精度且つ高効率な計算が可能です。)

参考情報:
科学研究費助成事業データベース | NII学術情報ナビゲータ(CiNii)| Web of Science (ResearcherID) | ResearchGate | Scopus | Mendeley | Google Scholar Citations | J-STAGE | 産総研職員ウェブページ |

補足: 
 具体的には、エネルギー・環境・製造・医療等様々な理工学分野で解決・利用すべき共通課題となっている、空気、蒸気、水、油、樹脂など多数種類の流体が混在して起こる複雑な現象を理解・予測するための流体力学・熱力学・伝熱工学等に基づく物理シミュレーション手法と基盤的数値解析コード、それら現象を制御・応用する既存・新規マイクロ流体デバイス、及び材料・MEMSデバイス等製造プロセスの研究・開発・評価・改良・情報発信を、組織と研究領域を横断して弊所内外の方々との協力の下で実施しています。

Poster (PDF,1.64MB)
マイクロ
混相流体シミュレーション技術

Fig. 1 A computational fluid dynamics (CFD) simulation of micro slug droplets motion by using a phase-field model-based lattice Boltzmann method (LBM) (Takada, N., et al., 2013 & 2014) for R&D of MEMS device fabrication process

(a)

(b)

(c)

Fig. 2 CFD simulations of an oil droplet on textured surface in water flow through microchannel (a), a water droplet on partially wetted flat surface under no gravity (b) and a water column on neutrally wetted flat surface under gravity (c), by using diffuse-interface tracking CFD methods based on phase-field models (Takada, N., et al., 2006 & 2016).

Exhaust gas flow with deposition of soot though diesel particulate filter

Fig. 3 CFD simulation of exhaust gas flow with deposition of soot though porous substrate of diesel particulate filter (DPF) by using a lattice Boltzmann method (LBM)(2005,'06,'06,'07,'09,'11).

Fig. 4 CFD simulation of air flow in a novel medical-care mobile unit with X-ray exam equipment by using OpenFOAM (Misawa, M., et al., 2021).

Airflow around airfoil NACA4412

Fig. 5 CFD simulation of air flow around airfoil NACA4412 in 2D by using OpenFOAM (Morikawa, Y., et al., 2022).


研究キーワード

  73

経歴

  20

委員歴

  21

主要な受賞

  6

主要な論文

  116

書籍等出版物

  4

講演・口頭発表等

  173

所属学協会

  5

共同研究・競争的資金等の研究課題

  11

産業財産権

  16

主要な学術貢献活動

  7

主要なメディア報道

  3

その他

  14

MISC

  60