JIN KUSAKA Laboratory @ WASEDA University
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研究のスタンス
 資源の乏しい我が国にとって,燃料、素材、原料を輸入し,付加価値の高い製品を生み出すことはつとに重要です。自動車に続く基幹産業の必要性が言われて 久しいですが、中小企業から大企業まで我が国の屋台骨を支える新たな産業が現れるかどうか未だもって不透明なのが現状です。また、最近は、欧州をはじめと した電動化の政策と電気自動車を同義と誤解をしている人も多いですがこれは誤りで、電動化とはハイブリッドやプラグイン-ハイブリッド自動車のようなエン ジンとバッテリー技術を組み合わせた、より複雑なパワートレーンを意味します。なので、複雑機械の開発は我が国の得意とするところで、日本の自動車産業は今 後も新興国も加わったグローバル市場でも活躍できるものと期待しています。
 IEA(International Energy Agency)の予測では,現実的なシナリオとして2050年においてエンジン搭載の乗用車が55-60%を占め、未だ乗用車の主役であることが予想され ています。さらに、トラックやバス等の重量車、定置式エンジン、船舶等の大型エンジンに代わるものは現れな いかもしれません。
 エンジン・触媒、電池のエネルギー変換過程は非定常で常温から2000℃を超える高温の多成分気体,液体,表面化学種の熱流動を扱う学問で、機械工学の中でも最難関領域の1つと言っても過言ではありません。こ のような背景から、私の研究室では、流行や風評に左右されない、真に現代の課題と直結した難解な研究テーマを選定して展開しています。そして、自身の研究が我が国の機械産業の発展に、 「いつ」、「どのように」つながるか、を常に意識してしてるつもりです。 
 
機械系三力学の中でも,熱力学や流体力学は特に重要で2つの力学を土台として,化学反応理論や輸送理論を積み上げて、新 しい知見を研究スタッフとともに、工学系で国内最大の学会「公益社団法人自動車技術会, JSAE」(会員数 5万人)や米国自動車技術会, SAE を中心に発表し、数多くの学会賞を受賞してきました。2014年10月からは本学から多大な支援を受けて「次世代自動車研究機構」を設置し,国の大型プロジェクトを中心に研究を進めています。

研究テーマ
 草鹿 仁研究室における研究テーマの一部は次のとおりです。
1)ガソリンエンジンにおける直接噴射燃料の混合気形成過程、火花点火、火炎伝播、ガソリンノック等、基礎現象解明とそのモデリングの研究 2)高効率ガ ソリンエンジンの開発・研究  3)ディーゼルエンジンにおける、直接噴射燃料の発達過程、混合気の自己着火過程、微粒子・NOx生成過程等、基礎現象解 明とそのモデリングの研究 4)ディーゼルエンジンの高効率・低公害化の研究 5)ガソリンエンジンの三元触媒の研究とそのモデリング 6)尿素SCR(Selective Catalytic Reduction)触媒におけるNOx 浄化の現象解明とそのモデリングの研究 7)微粒子(すす)除去Filter よる排出ガス浄化の現象解明とそのモデリング 8)リチウムイオン バッテリーの内部輸送現象の数値シミュレーション  10)車両モデルによるトータルシミュレーション
 上記テーマ等にチームを形成し取り組んでいます。また、この他にも自動車関連企業、エネルギー関連企業、国から各種研究プロジェクトを受託しており、研究を進めています。

Research Themes

   The following research themes are current topics of interest among researchers from industries, Ph.D, MS and BS students at Kusaka Laboratory.
1) Numerical simulation of radical nucleation, surface growth-oxidation, and coagulation processes, combined with detailed chemistry. 2) Experimental investigation of knock occurrence by the use of a single cylinder gasoline engine and its modeling. 3) Diesel Spray Combustion Modeling 
4) Simultaneous improvement of fuel consumption and exhaust gas emissions of passenger car Diesel engines with a 4-way catalyst. CFD codes combined with detailed chemistry or surface chemistry are also used to analyze in-cylinder or in the catalyst phenomena. 5) Experimental studies on urea SCR(Selective Catalytic Reduction) for heavy duty trucks by the use of a mini-reactor. One and two-dimensional models coupled with surface chemistry are also developed to optimize the urea injection patters and porosity, configurational diffusivity in the catalyst layer. 6) Experimental studies on DPF(Diesel Particurate Filter) and SCR coat DPF for heavy duty trucks and passenger vehicles by the use of a mini reactor. A quasi-two dimensional simulation is also conducted to predict pressure drop, velocity distribution and velocity in the wall in a DPF during CR(Continuous Regeneration) and FR(Forced Regeneration) modes. 7) Model based control for passenger car Diesel engines to improve fuel consumption and exhaust gas emissions simultaneously. 8) Transport phenomena occurred in a fuel cell and its modeling. 9)Transport phenomena occurred in a Li-ion battery and its modeling 10) Optimization for componets in HEVs
  Most projects are financially supported by industries, governments in Japan. A total of two Ph.D students, fourteen MS students and seven BS students are currently involved in these research projects.

Experimental set up
 Single cylinder gasoline engine, Two light duty Diesel engines, CVV(Constant Volume Vessel), Modified four cylinder gasoline engines, Mini-reactor, Two fuel cell test benches

Computational facilities
48 cores AMD Opteron server, 16 core Intel Nehalem-EX server, 24 core Intel Xeon5650 server, 64-core AMD Opteron server

Software
Axisuite, GT-POWER, Star-CCM, KIVA series, CHEMKIN-U, CHEMKIN-PRO, Star-CD, modeFRONTIER, COMSOL, MATLAB/Simulink
FORTE, Converge

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