東北大学
工学研究科機械システムデザイン工学専攻エネルギーシステムデザイン工学講座熱制御工学分野
担当教員：教授 琵琶哲志，助教 兵頭弘晃
【研究室の概要】
我々の生活に身近な熱と音ですが，それらが互いに関わりあうとき起こる現象「熱音響現象」には明らかにされていない点が多く残されています。私たちの研究室ではこの「熱音響現象」を理解するための基礎研究と，新しいタイプの音響デバイスを提案する応用研究の両方を行っています。
【研究室の具体的なテーマ】
基本的実験的手法の開発
私たちは気柱音波における圧力，流速，温度の3つの振動量を互いの位相差も含めて正確に計測するシステムを，圧力トランスデューサー，レーザードップラー流速計，極細熱電対を用いて開発しました。これら振動量をもとに決定される，音響パワーや音波のエンタルピー流は，様々な熱音響現象をエネルギーの観点から実験的に理解するために不可欠な基本的物理量です。
新しい音響デバイスの提案
気柱の一カ所を加熱することで生じる熱音響振動をヒントにして，音波の一方向伝搬を可能にする音響ダイオードや，音波エンジンと音波クーラーを組み合わせた熱駆動型クーラーを提案してきました。これらの定量的効率評価を行い性能の向上を目指しています。また，音波エンジンと発電機と組み合わせたプロトタイプも開発中です。可動部品を持たない新しいエネルギー変換システムの開発が目標です。
新しい熱音響現象の発見
熱音響自励振動において温度勾配が大きくなると，熱音響自励振動衝撃波に遷移することや，これまで液体ヘリウム温度と室温という高い温度比でなければ観測されなかった熱音響カオス振動が比較的低い温度比(~2)でも発生することを明らかにしています。また，結合熱音響自励振動系で観測される同期現象や振動の抑制現象の理解にも取り組んでいます。
【研究室のPR】
私たちの研究室には国内だけでなく海外からの留学生もいます。音響学と熱力学を基に，皆で力をあわせて熱音響現象の実験的理解と応用に挑戦しています。