松尾 亜紀子 (マツオ アキコ)

Matsuo, Akiko

写真a

所属(所属キャンパス)

理工学部 機械工学科 (矢上)

職名

教授

HP

外部リンク

総合紹介 【 表示 / 非表示

経歴 【 表示 / 非表示

  • 1989年04月
    -
    1993年03月

    (株)リクルート スーパーコンピュータ研究所勤務

  • 1992年01月
    -
    1993年09月

    日本学術振興会(DC1)(名古屋大学), 特別研究員

  • 1993年10月
    -
    1995年03月

    日本学術振興会(PD)(文部省宇宙科学研究所), 特別研究員

  • 1995年04月
    -
    1997年03月

    慶應義塾大学理工学部, 助手

  • 1995年06月

    文部科学省宇宙科学研究所, 共同研究員

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学歴 【 表示 / 非表示

  • 1987年03月

    津田塾大学, 学芸学部, 数学科

    大学, 卒業

  • 1989年03月

    名古屋大学, 工学研究科, 航空工学専攻課程

    大学院, 修了, 修士

  • 1993年09月

    名古屋大学, 工学研究科, 航空工学専攻課程

    大学院, 修了, 博士

学位 【 表示 / 非表示

  • 工学, 名古屋大学, 1993年09月

 

研究分野 【 表示 / 非表示

  • ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 流体工学

  • フロンティア(航空・船舶) / 航空宇宙工学

 

著書 【 表示 / 非表示

  • Detonation Control for Propulsion: Pulse Detonation and Rotating Detonation Engines (Shock Wave and High Pressure Phenomena)

    K. Matsuoka, H. Taki, J. Kasahara, H. Watanabe, A. Matsuo, and T. Endo, Springer International Publishing, 2018年01月

    担当範囲: Pulse Detonation Cycle at Kilohertz Frequency, Chapter 8, pp.183-198

  • Detonation Control for Propulsion: Pulse Detonation and Rotating Detonation Engines (Shock Wave and High Pressure Phenomena)

    J. Kasahara, Y. Kato, K. Ishihara, K. Goto, K. Matsuoka, A. Matsuo, I. Funaki, H. Moriai, D. Nakata, K. Higashino, and N. Tanatsugu, Springer International Publishing, 2018年01月

    担当範囲: Application of Detonation Waves to Rocket Engine Chamber, Chapter 4, pp.61-76

  • 機械工学便覧 基礎編 α5 熱 工 学

    松尾亜紀子 他62名, 日本機械学会, 2006年12月

    担当範囲: 2・14 気体の流動 pp44-48

  • 数値流体力学ハンドブック

    松尾亜紀子 他79名, 丸善, 2003年03月

    担当範囲: 6・6 デトネーション pp300-303

論文 【 表示 / 非表示

  • Combustion Structure of a Cylindrical Rotating Detonation Engine with Liquid Ethanol and Nitrous Oxide

    Sato T., Nakata K., Ishihara K., Itouyama N., Matsuoka K., Kasahara J., Kawasaki A., Nakata D., Eguchi H., Uchiumi M., Matsuo A., Funaki I.

    Combustion and Flame (Combustion and Flame)  264 2024年06月

    ISSN  00102180

     概要を見る

    Liquid propellants are commonly used in rocket engines due to their high energy density. In this study, we focused on the use of liquid ethanol and liquid nitrous oxide as propellants in a cylindrical rotating detonation engine (RDE) for practical applications, and examined the effects of various conditions on the bipropellant RDE performance. We varied the vapor quality of nitrous oxide in a mixture of liquid and gaseous nitrous oxide due to the flash boiling. In addition, we varied the liquid ethanol temperature, the injector stiffness, and momentum angle of the propellant. We then analyzed the effects of these changes on the propagation mode of the RDE under atmospheric pressure conditions. The results showed that a rotating detonation wave was observed under the combination of high vapor quality of nitrous oxide, high injector stiffness, high liquid ethanol temperature, and high momentum angle. The propagation velocity was obtained as 73∼83 % of the Chapman-Jouguet velocity. Long-duration combustion tests were also conducted, and the internal combustion structure was confirmed from the erosion of the carbon-carbon (C/C) composite material. The detonation wave was considered to propagate near the bottom of the RDE with liquid propellants from the erosion heights of the C/C composite. The erosion height was confirmed to be consistent with the fill height calculated using the sound speed of the nitrous oxide. In addition, characteristic exhaust velocity efficiencies of more than 85 % were achieved in all combustion tests.

  • Effect of channel expansion angle near injector outlet on a rotating detonation engine performance

    Nakajima K., Matsuoka K., Itouyama N., Kasahara J., Kawasaki A., Matsuo A.

    Shock Waves (Shock Waves)  2024年

    ISSN  09381287

     概要を見る

    A rotating detonation engine (RDE) is expected to achieve a pressure gain (PG) in which the total pressure of the product at the engine exit exceeds the total pressure of the supplied oxidizer. However, many non-ideal phenomena exist in the RDE, which hinder the achievement of a PG. This study focused on the channel expansion angle near injector outlet which is considered to impact the structure of detonation wave and the PG performance. Combustion tests were conducted by varying the channel expansion angle near the axially injected oxidizer injector outlet to 90∘ and 30∘. As a result, the thrust was not affected by the expansion angle, but the propagation velocity of detonation wave at an expansion angle of 90∘ was approximately 5% higher than that at an expansion angle of 30∘. A comparison utilizing the pressure increase ratio obtained from the fluctuating pressure in the combustion chamber suggested that the Mach number of the detonation wave was higher for an expansion angle of 90∘. As a result of evaluating the PG performance utilizing the equivalent available pressure obtained from thrust measurements, it was not confirmed to differ with changes in the expansion angle.

  • Lagrangian dispersion and averaging behind a two-dimensional gaseous detonation front

    Watanabe H., Matsuo A., Chinnayya A., Itouyama N., Kawasaki A., Matsuoka K., Kasahara J.

    Journal of Fluid Mechanics (Journal of Fluid Mechanics)  968 2023年08月

    ISSN  00221120

     概要を見る

    Two-dimensional numerical simulations with the particle tracking method were conducted to analyse the dispersion behind the detonation front and its mean structure. The mixtures were 2H-O-7Ar and 2H-O of increased irregularity in ambient conditions. The detonation could be described as a two-scale phenomenon, especially for the unstable case. The first scale is related to the main heat release zone, and the second where some classical laws of turbulence remain relevant. The dispersion of the particles was promoted by the fluctuations of the leading shock and its curvature, the presence of the reaction front, and to a lesser extent transverse waves, jets and vortex motion. Indeed, the dispersion and the relative dispersion could be scaled using the reduced activation energy and the parameter, respectively, suggesting that the main mechanism driving the dispersion came from the one-dimensional leading shock fluctuations and heat release. The dispersion within the induction time scale was closely related to the cellular structure, particles accumulating along the trajectory of the triple points. Then, after a transient where the fading transverse waves and the vortical motions coming from jets and slip lines were present, the relative dispersion relaxed towards a Richardson-Obukhov regime, especially for the unstable case. Two new Lagrangian Favre average procedures for the gaseous detonation in the instantaneous shock frame were proposed and the mean profiles were compared with those from Eulerian procedure. The characteristic lengths for the detonation were similar, meaning that the Eulerian procedure gave the mean structure with a reasonable accuracy.

  • Impact of mixture mass flux on hydrodynamic blockage ratio and Mach number of rotating detonation combustor

    Noda T., Matsuoka K., Goto K., Kawasaki A., Watanabe H., Itouyama N., Kasahara J., Matsuo A.

    Acta Astronautica (Acta Astronautica)  207   219 - 226 2023年06月

    研究論文(学術雑誌), 共著,  ISSN  00945765

     概要を見る

    To analyze non-ideal phenomena, such as burned gas backflow and non-detonation combustion, which affect the rotating detonation wave Mach number, simultaneous self-luminous visualization, time-averaged static pressure, fluctuating pressure, and thrust measurements with gaseous ethylene and oxygen were performed. Consequently, by doubling the number density of the fuel injectors, the hydrodynamic blockage ratio at the oxidizer inlet increased approximately 1.7-fold under the same oxidizer inlet area conditions. This may be attributed to the increase in the detonation propagation Mach number owing to the enhanced mixing of fuel and oxidizer. The relationship between the parasitic combustion fraction in front of the rotating detonation wave and the Mach number was also investigated by using a distributed heat release model. Consequently, it was suggested that experimental Mach number decreased from approximately 4.1 to 2.8 with increase in a mixture mass flux, and the theoretical detonation wave propagation Mach number was 7.3.

  • Numerical investigation of the effects of injector configuration on flow structures in annular and cylindrical rotating detonation combustors

    Sada, T., Matsuo, A., Shima, E., Kawasaki, A., Matsuoka, K., and Kasahara, J.

    Science and Technology of Energetic Materials 84 ( 2 ) 17 - 23 2023年05月

    研究論文(学術雑誌), 共著, 査読有り

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KOARA(リポジトリ)収録論文等 【 表示 / 非表示

総説・解説等 【 表示 / 非表示

  • 特集 航空宇宙分野御コンピューターシミュレーション

    松尾 亜紀子 他

    計算工学 28 ( 3 )  2023年07月

    記事・総説・解説・論説等(学術雑誌), 責任著者

  • 爆発現象等に関する安全工学の研究に従事する理工学部機械工学科女性教授ープラントにおける爆発現象ー

    松尾 亜紀子

    高圧ガス (高圧ガス保安協会)  57 ( 1 ) 23 - 27 2020年01月

    記事・総説・解説・論説等(その他), 単著,  ISSN  0452-2311

  • 極超音速飛しょう体におけるサボ分離挙動に関する数値解析

    笠原弘貴, 松尾亜紀子

    防衛技術ジャーナル (一般財団法人 防衛技術協会)  2019年9月号 ( 462 ) 46 - 52 2019年09月

    速報,短報,研究ノート等(学術雑誌), 共著

  • 化学プラント爆発事象再現へ向けた燃焼過程の解析技術

    松尾亜紀子

    安全工学 (安全工学会)  57 ( 6 ) 465 - 470 2018年12月

    記事・総説・解説・論説等(学術雑誌), 単著,  ISSN  0570-4480

  • デトネーション解析における数値シミュレーションモデル

    松尾 亜紀子

    機械の研究 70 ( 9 ) 713 - 716 2018年09月

    記事・総説・解説・論説等(学術雑誌), 単著

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研究発表 【 表示 / 非表示

  • Numerical Analysis of an Air-breathing Engine Using Exhaust Jets from a Rotating Detonation Engine

    Tahara, J., Matsuo, A., Shima, E., Itouyama, N., Kawasaki, A., Matsuoka, K., and Kasahara, J.

    13th International Workshop on Detonation for Propulsion (IWDP2024) (Michigan, USA) , 

    2024年06月

    口頭発表(一般)

  • Numerical Investigation of the Interaction between the Exhaust Flow of Reflective Shuttling Detonation Combustor and Supersonic Turbulent Flow

    Miyashita, M., Matsuo, A., Shima, E., Itouyama, N., Kawasaki,A., Matsuoka, K., and Kasahara, J.

    19th International Conference on Numerical Combustion (ICNC2024) (Kyoto, Japan) , 

    2024年05月

    口頭発表(一般)

  • A low-dimensional modeling approach to acceleration of an internal flow of a rotating detonation engine

    Nakata, K., Itouyama, N., Matsuoka, K., Kasahara, J., Kawasaki, A., Matsuo, A., Funaki, I., and Higashino, K.

    19th International Conference on Numerical Combustion (ICNC2024) (Kyoto, Japan) , 

    2024年05月

    口頭発表(一般)

  • Numerical Consideration to Geometry of Diverging Rotating Detonation Engine

    Sada, T., Matsuo, A., Shima, E., Itouyama, N., Kawasaki,A., Matsuoka, K., and Kasahara, J.

    19th International Conference on Numerical Combustion (ICNC2024) (Kyoto, Japan) , 

    2024年05月

    口頭発表(一般)

  • Numerical Analysis of Exhaust Jet Characteristics from Annular RDEs with Various Outlet Geometries

    Tahara, J., Matsuo, A., Shima, E., Itouyama, N., Kawasaki,A., Matsuoka, K., and Kasahara, J.

    19th International Conference on Numerical Combustion (ICNC2024) (Kyoto, Japan) , 

    2024年05月

    口頭発表(一般)

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競争的研究費の研究課題 【 表示 / 非表示

  • 多分散系微粉体がもたらす爆発被害:シミュレーションが解き明かす炭塵燃焼と安全評価

    2018年04月
    -
    2021年03月

    文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 松尾 亜紀子, 基盤研究(B), 補助金,  研究代表者

知的財産権等 【 表示 / 非表示

  • パルスデトネーションエンジン用多孔微細管燃料酸化剤供給プレート

    出願日: 2000-258181  2000年07月 

    公開日: 2002-39012  2002年02月 

    特許権, 共同

受賞 【 表示 / 非表示

  • 2023年度日本燃焼学会論文賞

    川﨑央, 稲川 智也, 笠原次郎, 後藤 啓介, 松岡健, 松尾亜紀子, 船木一幸, 2023年11月, 日本燃焼学会, Critical condition of inner cylinder radius for sustaining rotating detonation waves in rotating detonation engine thruster

    受賞区分: 国内学会・会議・シンポジウム等の賞

  • 令和5年度流体科学研究賞

    2023年11月, 一般財団法人 機器研究会

    受賞区分: 国内外の国際的学術賞

  • 圧力増大燃焼論文賞

    K. Goto, K. Matsuoka, K. Matsuyama, A. Kawasaki, H. Watanabe, N. Itouyama, K. Ishihara, V. Buyakofu, T. Noda, J. Kasahara (Nagoya Univ.), A. Matsuo(Keio Univ.), I. Funaki (JAXA), D. Nakata, M. Uchiumi (Muroran Inst. Tech.), H. Habu, S. Takeuchi, S. Arakawa, J. Masuda, K. Maehara, T. Nakao, K. Yamada (JAXA), 2023年01月, 米国航空宇宙学会, Flight Demonstration of Detonation Engine System Using Sounding Rocket S-520-31: Performance of Rotating Detonation Engine

    受賞区分: 国際学会・会議・シンポジウム等の賞,  受賞国: アメリカ合衆国

     説明を見る

    深宇宙探査用デトネーションエンジンの宇宙飛行実証論文に対しAIAAが2022 AIAA Pressure Gain Combustion Best Paper Awardを授与。2021年7月27日に名古屋大学、宇宙航空研究開発機構、慶應義塾大学、室蘭工業大学との共同研究として観測ロケットS-520-31号機の第2段を用いてデトネーションエンジンの宇宙飛行実証を実施した。その結果を論文として公開し、その研究論文に対し、AIAAからBest Paper Awardを授与された。この賞は圧力増大燃研究(デトネーションエンジン研究)で2022年に米国航空宇宙学会で発表された口頭発表論文の内、優れた1件に授与される。

  • 2021年『美しい炎』の写真展最優秀作品賞

    松尾亜紀子 他, 2021年11月, 一般社団法人 日本燃焼学会, 世界初!デトネーションエンジン宇宙実証

    受賞区分: 国内学会・会議・シンポジウム等の賞

  • 2020年『美しい炎』の写真展最優秀作品賞

    松尾亜紀子 他, 2020年12月, 一般社団法人 日本燃焼学会, デトネーションエンジン宇宙へ

    受賞区分: 国内学会・会議・シンポジウム等の賞

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担当授業科目 【 表示 / 非表示

  • 自然科学実験

    2024年度

  • 流体力学の基礎

    2024年度

  • 開放環境科学課題研究

    2024年度

  • 交換協定課題研究B

    2024年度

  • 交換協定課題研究A

    2024年度

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担当経験のある授業科目 【 表示 / 非表示

  • 宇宙推進工学

    慶應義塾

    2014年04月
    -
    2015年03月

    春学期, 講義

  • 機械工学創造演習

    慶應義塾

    2014年04月
    -
    2015年03月

    秋学期, 演習, 兼担

  • 熱力学の基礎

    慶應義塾

    2014年04月
    -
    2015年03月

    秋学期, 講義

  • 高速空気力学

    慶應義塾

    2014年04月
    -
    2015年03月

    秋学期, 講義

  • 応用計算力学特論第2

    慶應義塾

    2014年04月
    -
    2015年03月

    秋学期, 講義

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社会活動 【 表示 / 非表示

  • 第Ⅱ部 特別企画「計算力学を拡張する新技術:量子コンピューティングと生成系AI」

    日本学術会議, 公開シンポジウム「第13回計算力学シンポジウム」 (日本学術会議講堂)

    2023年12月
  • カンファレンストークセッション「日本の宇宙戦略、日本の勝ち筋」

    北海道宇宙サミット実行委員会, 北海道宇宙サミット2023「宇宙を動かせ。」 (ベルクラシック帯広)

    2023年10月
  • HPCwire Japan 新シリーズ「Women in HPC」開始記念 本音を語る座談会

    HPCwire Japan,  (コモレ四谷)

    2023年09月
  • 日本の未来を知る そして、エネルギー問題を工学で考える

    佐賀県立佐賀西高等学校, 佐賀県立佐賀西高等学校 新理想の星プロジェクト講演会 (佐賀県立佐賀西高等学校)

    2022年07月
  • 産学官連携が切り拓く、日本の宇宙産業の新たなステージ

    一般社団法人SPACETIDE, SPACETIDE 2021 Spring "The Evolution of Commercial Space"宇宙ビジネス、事業化ステージのはじまり (虎ノ門ヒルズフォーラム)

    2021年03月

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メディア報道 【 表示 / 非表示

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所属学協会 【 表示 / 非表示

  • International Association for Hydrogen Safety, 

    2015年07月
    -
    継続中
  • 国際衝撃波学会, 

    2013年
    -
    継続中
  • 日本計算工学会, 

    2002年12月
    -
    継続中
  • 日本火災学会, 

    2002年11月
    -
    2021年
  • 日本原子力学会, 

    2002年11月
    -
    2007年03月

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委員歴 【 表示 / 非表示

  • 2024年05月
    -
    2026年04月

    第44期会長, 一般社団法人火薬学会

  • 2024年05月
    -
    2026年03月

    創発的研究支援事業アドバイザー, 国立研究開発法人 科学技術振興機構

  • 2024年04月
    -
    2026年04月

    ガス系消火設備等評価専門委員会 委員, 一般財団法人日本消防設備安全センター

  • 2024年04月
    -
    2026年03月

    2024年度(第32期)理事, 日本流体力学会

  • 2024年04月
    -
    2026年03月

    代表会員, 一般社団法人日本計算工学会

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