東京工科大学　工学部　電気電子工学科　ブログ

こんにちは、エネルギー応用研究室の高木です。

我々の研究室では、クルマの燃費を改善するモータ制御・エネルギー回生、高温炉からの排熱を再利用する排熱発電、薬液を使わないプラズマ殺菌に取り組んでいます。それぞれ研究テーマで活用するモータ・回路シミュレーション、熱気流解析シミュレーション、プラズマシミュレーションを導入しました。

研究の進め方にはいろんなスタイルがありますが、１つの切り口として、実験を中心に進める方法、解析やシミュレーションを中心に進める方法に大別できます。僕自身も、大学を卒業して13年間はシミュレーションには目もくれず、実験ばかりやっていました。ある時、所属と研究テーマが変わり、シミュレーションをやるように指示を受けました。最初は計算機の前に座るだけで苦痛でしたが次第に調子が出て、10年間後には招待講演を受けて1冊の著書を出せるレベルにまでなりました。

今では、実験を得意にする研究者も、解析やシミュレーションを積極的に活用すべきである。逆に、解析やシミュレーションを得意とする研究者も、自分で手を動かし実験をすべきだという考えを持っています。計算機の性能が向上した今、以前ならスパコンやミニコンでしかできなかった高度計算も、PC上で容易にできるようなっています。これを使わない手はありません。一方で、精度の高いシミュレーションには、実験を通して現象を的確に把握する必要があり、実験から離れてはいけません。

こうした考えにもとづき、エネルギー応用研究室で取り組んでいる研究テーマに対し、モータ・回路、熱気流解析、プラズマの3種類のシミュレータを導入しました。モータ・回路シミュレーションは、パワーエレクトロニクスの分野でもっと多く使われているPSIMと呼ばれるソフトです。太陽電池による発電やモータの電気特性などと、電気電子回路を組合せた計算できます。熱気流解析にはクレイドル社のソフトです。パワーデバイスや排熱発電で使う熱電素子などで、空気の流れを考慮した温度計算ができます。殺菌に使うプラズマ源の特性を計算するのがプラズマシミュレーションで、プラズマ反応のデータベースが豊富なPEGSAS社のソフトを導入しました。

3種類のソフトの導入により、実験とシミュレーションを相互に活用し、研究の質とスピードを高めていきます。