松田 昇一 (マツダ ショウイチ)

Matsuda Shoichi

写真a

職名

准教授

科研費研究者番号

90390567

生年

1971年

研究室住所

〒903-0213 沖縄県中頭郡西原町千原1番地

メールアドレス

メールアドレス

研究室電話

098-895-8613

研究室FAX

098-895-8613

現在の所属組織 【 表示 / 非表示

  • 専任   琉球大学   工学部   工学科エネルギー環境工学コース   准教授  

取得学位 【 表示 / 非表示

  • 琉球大学 -  工学博士  熱工学

職歴 【 表示 / 非表示

  • 2001年09月
    -
    2003年02月

      株式会社金秀本社 研究員  

  • 2003年03月
    -
    2004年03月

      佐賀大学海洋エネルギー研究センター 研究員  

  • 2004年04月
    -
    2009年02月

      国立沖縄工業高等専門学校 助教  

  • 2009年03月
    -
    2014年03月

      琉球大学 工学部 機械システム工学科 助教  

  • 2014年04月
    -
    継続中

      琉球大学 工学部 機械システム工学科 准教授  

所属学会・委員会 【 表示 / 非表示

  • 1997年04月
    -
    継続中
     

    日本機械学会

  • 2003年04月
    -
    継続中
     

    日本伝熱学会

  • 2004年04月
    -
    継続中
     

    日本工学教育協会

  • 2005年04月
    -
    継続中
     

    溶接学会

  • 2014年07月
    -
    継続中
     

    日本鉄鋼協会

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • 溶接工学

  • 磁気制御溶接

  • プラズマ工学

  • 熱工学

  • 流体工学

研究分野 【 表示 / 非表示

  • ナノテク・材料 / 材料加工、組織制御

  • ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 熱工学

  • ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 流体工学

主たる研究テーマ 【 表示 / 非表示

  • 溶融池磁気制御アーク溶接法の適用拡大に関する研究

  • 衝突噴流の伝熱特性に関する研究

  • 沖縄における海洋温度差および深層水利用の研究

  • アブレーション材料の耐熱特性の研究

学位論文 【 表示 / 非表示

  • 衝突噴流の時・空間温度および流動場の可視化による熱伝達特性に関する実験的研究

    2000年03月 

論文 【 表示 / 非表示

  • Analytical solution for the problem of one-dimensional quasi-steady non-charring ablation in a semi-infinite solid with temperature-dependent thermo-physical properties

    Kato S., Matsuda, S.

    Thermal Science and Engineering Progress ( Thermal Science and Engineering Progress )  31   2022年06月 [ 査読有り ]

    掲載種別: 研究論文(学術雑誌)

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    Exact quasi-steady solution of temperature distribution for one-dimensional non-charring ablation in a semi-infinite material with temperature-dependent thermo-physical properties is obtained analytically, in which the surface temperature and the surface recession velocity are assumed to be constant. The analytical solutions for the cases in which thermo-physical properties are expressed by low degree polynomial functions of temperature are also obtained. Two kinds of non-charring ablation models are considered. One is a single phase model composed of a single phase (the crystalline phase), in which the surface recedes due to ablation. The other is a two-phase model composed of two phases (the crystalline and the amorphous phases) such as Teflon, in which the surface of the amorphous region recedes. The calculated results of the analytical solution agreed well with those of the numerical solution by the finite difference method. The basic behavior of Teflon ablation is calculated by using the analytical solution. The simple and exact analytical solution obtained in this paper is easy to calculate and is helpful in understanding the ablation behavior easily. It allows for rapid estimation of the ablation behavior for engineering purposes. The solution also provides a means to verify computer solutions obtained by numerical methods.

  • A modified perturbation method in which the applicable range of a small parameter for the solution is extended much larger than that by the conventional perturbation method

    KATO Sumio, MATSUDA Shoichi

    Mechanical Engineering Journal ( 一般社団法人 日本機械学会 )  8 ( 6 ) 21-00153 - 21-00153   2021年08月 [ 査読有り ]

    掲載種別: 研究論文(学術雑誌)

     概要を見る

    <p>A modified perturbation method, in which the applicable range of a small parameter <i>ε</i> for the solution is extended larger than that by the conventional perturbation method, is applied to two simple heat transfer problems with temperature-dependent thermal properties. The main procedure of the modified perturbation method is: (1) A perturbation parameter <i>ε</i> is assumed to be included in the nonlinear term of the differential equation. The solution <i>θ</i> is expressed by <i>θ</i> = <i>φ</i> + <i>θ</i><sub>f</sub>, where <i>θ</i><sub>f</sub> is an initial approximation of the solution and <i>φ</i> is <i>θ</i> − <i>θ</i><sub>f</sub>. (In the example problems of this paper, we assume that <i>θ</i><sub>f</sub> is a constant.) (2) <i>θ</i> = <i>φ</i> + <i>θ</i><sub>f</sub> is substituted into the differential equation and the nonlinear term is split into linear and nonlinear terms. (3) <i>ε</i> which is not in the nonlinear term is replaced by a newly introduced variable <i>ε</i>’. (4) An asymptotic expansion of <i>φ</i> in powers of <i>ε</i> is assumed for the solution of the differential equation, from which we obtain the perturbation solution of <i>φ</i> including <i>ε</i>’ and <i>ε</i>’. (5) <i>ε</i> in the perturbation solution of <i>φ</i> is replaced by <i>ε</i>. Then we obtain the perturbation solution of <i>θ</i>. By solving the two example problems, it is made clear that the solution by the modified perturbation method is more accurate than that by the conventional perturbation method. It is also made clear that the modified perturbation method extends drastically the applicable range of the perturbation parameter in comparison with the conventional perturbation method. The modifications of the perturbation method help reduce the contribution of the nonlinear term, which drastically improves the convergence characteristics of the solution. The reason for the good convergence characteristics of the modified perturbation solution is discussed.</p>

  • Study on penetration control of the arc welding using external magnetic field– Influence of external magnetic field on arc shape and heat input– 

    Shoichi MATSUDA Manabu TANAKA and Yasushi TANAHARA

    Proceedings of the Visual-JW 2019 and WSE 2019 ( Joining and Welding Research Institute Osaka University )    2019年11月 [ 査読有り ]

    掲載種別: 研究論文(国際会議プロシーディングス)

  • One-dimensional Ablation Analysis of Lightweight CFRP Ablators with Coking

    KATO Sumio, MATSUDA Shoichi, SHIMADA Naoyuki, SAKAI Shunsuke, OKUYAMA Keiichi, SZASZ Bianca, SHIMODA Takayuki

    TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN ( 日本航空宇宙学会 )  17 ( 4 ) 461 - 470   2019年01月 [ 査読有り ]

    掲載種別: 研究論文(学術雑誌)

     概要を見る

    <p>The coking phenomenon within a lightweight carbon-phenolic ablator exposed to the heating environment of air is investigated. The existing one-dimensional charring ablation analysis code is modified so that the coking behavior of the ablator can be calculated as well as the thermal response behavior within a lightweight carbon-phenolic ablator. The mass conservation equations for a pyrolysis gas and carbon in the gas are given. The energy equation including the coking process is also presented. The measured density distributions of some arc-heated CFRP ablator samples are compared with those calculated by the ablation analysis code, from which good agreement is obtained. The density profiles with and without coking are compared. The effect of temperature dependency of carbon mass fraction in a pyrolysis gas in the coking equation upon the density profile is examined. The effect of heating rate upon the density distribution in an ablator is also examined. The effect of coking upon the surface recession is studied analytically and experimentally.</p>

  • Study on penetration control of the arc welding using external magnetic field

    Shoichi Matsuda,Manabu Tanaka,Yasushi Tanahara,Tomohiro Nakayama (担当範囲: 全般)

    The Symposium of Thailand Welding and Inspection Technology 2018 (TWIT 2018) ( Mahidol University )    2018年11月 [ 査読有り ]

    掲載種別: 研究論文(国際会議プロシーディングス)

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著書 【 表示 / 非表示

  • 実践的高度溶接技術者育成コース 教材(上下巻)

    真鍋幸男, 松栄準治, 眞喜志隆, 比嘉吉一, 松田昇一他6名 ( 担当: 共著 )

    産学連携製造中核人材育成事業  2007年03月

  • 衝突噴流の時・空間温度および流動場の可視化による熱伝達特性に関する実験的研究

    松田昇一 ( 担当: 単著 )

    琉球大学  2000年03月

研究発表等の成果普及活動 【 表示 / 非表示

  • 外部磁場によるヘリウムガスタングステンアーク溶接の溶融池流動制御

    松田 昇一, 棚原 靖 , 田中 学

    2021年度学術講演会  (オンライン)  2021年11月  -  2021年11月   

  • 外部磁場を用いた高品質・高効率GMA溶接の研究-交流磁場がアークおよびビード形状に及ぼす影響

    松田昇一,棚原靖,田中学

    溶接学会秋季大会  (オンライン)  2021年09月  -  2021年09月   

  • 外部磁場がヘリウムガスタングステンアーク溶接の溶融池の流動及びビード形状に及ぼす影響

    松田昇一,棚原靖,田中学

    第182回秋季講演大会 鉄鋼協会  (オンライン)  2021年09月  -  2021年09月   

  • 沖縄における海洋熱エネルギーと深層水の有効利用の研究 ファンコイルユニットの伝熱特性

    松田昇一, 有馬博史

    海洋エネルギーシンポジウム, 共同利用・共同研究成果発表会  (オンライン)  2020年09月  -  2020年09月   

  • 小径・低レイノルズ数における衝突噴流の熱伝達特性の研究

    松田 昇一, 加藤 純郎, 秋葉 貴光

    日本機械学会年次大会  (オンライン)  2020年09月  -  2020年09月   

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科研費獲得情報 【 表示 / 非表示

  • 外部磁場を用いた高品質・高効率GMA溶接の研究

    基盤研究(C)

    課題番号: 19K04107

    研究期間: 2019年04月  -  2022年03月 

    代表者: 松田昇一 

    直接経費: 3,300,000(円)  間接経費: 990,000(円)  金額合計: 4,290,000(円)

     概要を見る

     アーク溶接は施工の利便性等から、製造分野で広く利用されている接合法である。その中でもマグ溶接や炭酸ガス溶接などのガスメタルアー ク(GMA)溶接は、一般に高電流密度の溶接法であるため、溶着速度が速く、溶込みが深い高能率な溶接法である。しかしGMA溶接は、溶接ワイ ヤが電極を兼ね、電極が溶融することから、熱源が時間的・空間的に変動し、アークが不安定になる。そのためスパッタが発生しやすく、溶接 欠陥が生じやすい。これらの欠点は、溶接電源のパルス化や適正な溶接条件の設定、ワイヤ等の選定およびアース位置の検討により軽減される が、根本的な解決は難しい。また実際の施工現場では対処が難しい場合がある。  本研究では、外部磁場をアークおよび溶融池に付加することにより生じる電磁力を用いて、アークの挙動および溶融池の流れの制御を試み、 特に溶接施工現場でも簡単に使用できる、新たな高効率・高品質溶接法の開発を目指す。

  • 溶融池磁気制御アーク溶接法による溶込み制御に関する研究

    基盤研究(C)

    課題番号: 16K06747

    研究期間: 2016年04月  -  2019年03月 

    代表者: 松田 昇一 

    直接経費: 3,700,000(円)  間接経費: 1,110,000(円)  金額合計: 4,810,000(円)

  • 非対称交流磁場を用いた溶融池磁気制御アーク溶接法の適用拡大に関する研究

    基盤研究(C)

    課題番号: 25420733

    研究期間: 2013年04月  -  2016年03月 

    代表者: 松田 昇一 

    直接経費: 3,900,000(円)  間接経費: 1,170,000(円)  金額合計: 5,070,000(円)

  • 溶融池磁気制御アーク溶接法の高度化に関する研究

    基盤研究(B)

    課題番号: 15360395

    研究期間: 2003年04月  -  2006年03月 

    代表者: 真鍋 幸男 

その他研究費獲得情報 【 表示 / 非表示

  • 微細藻類の培養促進技術開発

    研究費種類: 財団・社団法人等の民間助成金  参画方法: 研究分担者

    研究種別: 研究助成  事業名: 共同研究

    研究期間: 2020年04月  -  2021年11月 

    代表者: 瀬名波出  連携研究者: 松田昇一  資金配分機関: 株式会社ノベルジェン

    直接経費: 1,100,000(円)  金額合計: 1,100,000(円)

  • 非対称交流磁場を用いた上向姿勢溶融池磁気制御アーク溶接法に関する研究 (非対称交流磁場によるアークおよび溶融金属流動制御)

    研究費種類: 財団・社団法人等の民間助成金  参画方法: 研究代表者

    研究種別: 研究助成  事業名: 平成29(2017)年度 次世代を担う研究者助成事業

    研究期間: 2017年04月  -  2018年03月 

    資金配分機関: 一般社団法人日本溶接協会

    直接経費: 1,000,000(円) 

  • 軽量アブレーターの解析手法の研究

    研究費種類: 財団・社団法人等の民間助成金  参画方法: 研究分担者

    研究種別: 研究助成  事業名: 共同研究

    研究期間: 2016年04月  -  2017年03月 

    代表者: 松田昇一  連携研究者: 加藤純郎  資金配分機関: 川崎重工株式会社航空宇宙カンパニー

    直接経費: 432,000(円)  金額合計: 432,000(円)

  • 高・低速衝突噴流群の赤外線映像による熱移動解析

    研究費種類: 財団・社団法人等の民間助成金  参画方法: その他

    研究種別: その他  事業名: 日本科学協会 笹川科学研究助成

    研究期間: 1997年04月  -  1998年03月 

    代表者: 松田昇一  資金配分機関: -

    直接経費: 300,000(円) 

共同研究実施実績 【 表示 / 非表示

  • 軽量アブレータ解析手法の研究

    研究期間: 2016年12月  -  2017年03月 

    代表者: 松田昇一  連携研究者: 加藤純郎 

    直接経費: 432,000(円)  金額合計: 432,000(円)

  • 島嶼地域に適した海洋温度発電の調査研究

    研究期間: 2010年04月  -  継続中 

    資金配分機関: 佐賀大学海洋エネルギー研究センター

  • 溶融池磁気制御アーク溶接における熱輸送現象解析

    研究期間: 2007年04月  -  継続中 

    資金配分機関: 大阪大学接合科学研究所

SDGs 【 表示 / 非表示

  • 海洋温度差および深層水利用の研究