山田貴史研究室

山田研究室では、空気の流れを「見える化」し、飛行機の翼まわりで起こる剥離や失速のしくみを調べています。低速風洞実験、流れの可視化、空気力の計測、数値流体解析を組み合わせ、翼にどのような力がはたらき、どのように飛行性能が変化するのかを調べるとともに、プラズマアクチュエータを用いた流れ制御にも取り組んでいます。
また、3Dスキャナや3Dプリンタを活用したデジタル歯科医工学に加え、カメラやセンサによる非接触計測技術を用いて、身体動作や生体情報を評価する研究も進めています。
いずれの分野においても、学生は実験・計測・解析を通して、現象を観察し、データに基づいて考える力を身につけることができます。

飛翔体まわりの流れの可視化と空力特性評価
飛行機の翼などの飛翔体のまわりでは、空気の流れが形状や姿勢によって大きく変化します。本研究では、低速風洞実験、煙を用いた流れの可視化、天秤による空気力計測などを用いて、迎角や形状を変化させたときに翼にはたらく揚力や抗力がどのように変化するのかを調べます。あわせて、剥離や失速がどのように発生するのかを明らかにし、必要に応じて数値流体解析の結果とも比較します。実験で得られたデータをもとに、飛行性能を左右する空気の流れのしくみを理解することをめざしています。

プラズマアクチュエータによる翼まわりの剥離制御
プラズマアクチュエータは、翼表面に貼り付けた薄い2枚の電極間に高電圧を加え、表面近くに小さな空気の流れをつくり出す装置です。翼の表面で流れが剥離すると、揚力が低下し、飛行性能が悪化します。本研究では、翼の前縁付近にこの装置を設置し、剥離の抑制や失速の遅延をめざします。風洞実験では、作動時と非作動時の空気力や、スモークワイヤ法によって可視化した流れ場を比較し、プラズマアクチュエータが翼の性能に与える影響を調べています。

3D計測・3Dプリンティングによるスポーツ用マウスガードのデジタルレプリケーション
デジタルレプリケーションとは、実物を3Dスキャナで計測し、その形状データをもとに3Dプリンタなどで再現する技術です。本研究では、歯科医師が製作したカスタムメイドマウスガードを対象に、この技術をスポーツ用マウスガードへ応用しています。製作したマウスガードについて、形状の再現性や装着時の保持力などを評価し、競技中の歯や口腔のけがを防ぐために、必要な時に高品質なマウスガードを提供できる技術の確立をめざしています。