所属
システム理工学部 准教授
職名
准教授
連絡先
外部リンク
オダ ユタカ
小田 豊
ODA,Yutaka
学位
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博士（工学） （ 2005年3月 ）
研究キーワード
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乱流
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ガスタービン／ジェットエンジン
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伝熱
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熱流体工学
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数値シミュレーション
研究分野
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ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 流体工学
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ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 熱工学
学歴
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京都大学 大学院工学研究科 機械工学専攻 博士課程
2002年4月 - 2005年3月
国名： 日本国
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京都大学 工学研究科 機械工学専攻
2005年
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京都大学 大学院工学研究科 機械工学専攻 修士課程
2000年4月 - 2002年3月
国名： 日本国
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京都大学 工学研究科 機械工学専攻
2002年
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京都大学 工学部 物理工学科
1996年4月 - 2000年3月
国名： 日本国
経歴
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関西大学 システム理工学部 准教授
2014年4月 - 現在
国名：日本国
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大阪大学 大学院工学研究科 講師
2014年2月 - 2014年3月
国名：日本国
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大阪大学 大学院工学研究科 助教
2007年4月 - 2014年1月
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大阪大学 大学院工学研究科 助手
2005年4月 - 2007年3月
国名：日本国
所属学協会
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日本航空宇宙学会
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日本ガスタービン学会
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日本伝熱学会
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日本機械学会
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日本冷凍空調学会
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可視化情報学会
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ASME (米国機械学会)
委員歴
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日本機械学会 動力エネルギーシステム部門 学会企画委員会 委員長
2024年4月 - 2025年3月
団体区分：学協会
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日本ガスタービン学会 IGTC2023 Kyoto 実行委員（総務委員会・幹事）
2022年4月 - 2024年4月
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日本ガスタービン学会 技術普及委員会（委員）
2021年 - 現在
団体区分：学協会
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日本伝熱学会 編集出版部会 委員（兼 協議員）
2020年 - 2021年
団体区分：学協会
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日本伝熱学会 関西支部国際交流委員会（幹事）
2020年 - 2021年
団体区分：学協会
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日本ガスタービン学会 将来ビジョン検討委員会（委員）
2019年 - 現在
団体区分：学協会
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日本機械学会 2018年度年次大会 実行委員会（委員：HP担当）
2018年
団体区分：学協会
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日本機械学会 熱工学部門 代議員（運営委員）
2017年 - 2018年
団体区分：学協会
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日本伝熱学会 関西伝熱セミナー2017（幹事）
2017年
団体区分：学協会
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日本機械学会 熱工学部門 年次大会委員会（委員長）
2017年
団体区分：学協会
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日本伝熱学会 関西支部企画委員
2017年
団体区分：学協会
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日本ガスタービン学会 将来ビジョン検討委員会（委員）
2016年 - 2017年
団体区分：学協会
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日本伝熱学会 協議員
2016年 - 2017年
団体区分：学協会
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第53回 日本伝熱シンポジウム 実行委員会（委員）
2016年
団体区分：学協会
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熱工学コンファレンス2015 実行委員会（委員）
2015年
団体区分：学協会
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第15回 国際伝熱会議（IHTC-15） 実行委員会 委員（Young Researchers Meeting 担当）
2014年8月
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日本機械学会 熱工学部門 講習会委員会（幹事）
2014年
団体区分：学協会
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日本航空宇宙学会 関西支部（幹事）
2013年 - 2016年
団体区分：学協会
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日本伝熱学会 関西支部総務委員
2013年 - 2015年
団体区分：学協会
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日本機械学会 動力エネルギーシステム部門 代議員（運営委員）
2012年 - 2013年
団体区分：学協会
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日本機械学会 校閲委員
2012年 - 2013年
団体区分：学協会
論文
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Effect of main stream turbulence on the film cooling effectiveness of a circular and a fan-shaped film cooling hole 査読
Kenichiro Takeishi, Yutaka Oda, Shohei Mori, Robert Krewinkel
Mechanical Engineering Journal Vol.7, Issue 4, Pages 20-00176 2020年8月
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Tatsuro Yamazaki, Yutaka Oda, Ryosuke Matsumoto, Masashi Katsuki
Journal of Thermal Science and Technology Vol.15, Issue 2, Pages JTST0017 ( 2 ) JTST0017 - JTST0017 2020年8月
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Ｘ線ラジオグラフィを用いた除霜時の融解水挙動の評価 査読
松本亮介, 塩川貴大, 西浦雄人, 小田豊, 伊藤大介, 齊藤泰司
日本冷凍空調学会論文集 20-19_EM_OA ( 3 ) 2020年7月
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Heat Transfer Enhancement of Impingement Cooling by Adopting Circular-Ribs or Vortex Generators in the Wall Jet Region of a Round Impingement Jet 査読
Kenichiro Takeishi, Robert Krewinkel, Yutaka Oda, Yuichi Ichikawa
International Journal of Turbomachinery, Propulsion and Power Vol.5, No.3, 17 2020年7月
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山崎龍朗, 小田豊, 松本亮介, 香月正司
日本機械学会論文集 86 巻, 884 号, p. 19-00197 ( 884 ) 19 - 00197 2020年4月
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水素燃焼チューブレス蒸気発生器の開発研究 査読
松本亮介, 小田豊, 小澤守, 重里成悟, 山本匠, 福島匡人, 康廣航平
ボイラ研究 第418号,pp.17-28 2019年12月
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Superposition Method for Multi Rows of a Film Cooling Hole on a Turbine Stationary Vane Surface 査読
Kenichiro Takeishi, Yutaka Oda, Tetsuji Nagao, Hideyuki Sakamoto
WIT Transactions on Engineering Sciences Vol.106, pp.11-24 2016年9月
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Quantitative Measuring Methods Applied for The Mixing Phenomena of Film Cooling 査読
Kenichiro Takeishi, Masaharu Komiyama, Yutaka Oda
WIT Transactions on Engineering Sciences Vol.83, pp.491-503 2014年7月
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Aerothermal Investigations on Mixing Flow Field of Film Cooling With Swirling Coolant Flow 査読
Kenichiro Takeishi, Masaharu Komiyama, Yutaka Oda, Yuta Egawa
ASME Journal of Turbomachinery Vol.136, 051001 2014年5月
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乱流促進リブによる二次元衝突噴流冷却の伝熱促進機構に関するLES解析 査読
小田豊, 武石賢一郎
スマートプロセス学会誌 Vol.2, No.5, pp.272-279 2013年9月
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リブ付設による二次元衝突噴流冷却の伝熱促進に関する研究 査読
小田豊, 武石賢一郎, 杉本愼祐
スマートプロセス学会誌 Vol.2, No.5, pp.263-271 2013年9月
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Convective Heat Transfer and Pressure Loss in Rectangular Ducts with Inclined Pin-Fin on a Wavy Endwall 査読
Kenichiro Takeishi, Yutaka Oda, Yoshiaki Miyake, Yusuke Motoda
ASME Journal of Engineering for Gas Turbines and Power Vol.135, 061902 2013年
書籍等出版物
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Experimental and Numerical Study on Heat Transfer Enhancement of Impingement Jet Cooling by Adding Ribs on Target Surface 査読
Kenichiro Takeishi, Yutaka Oda（ 担当： 共著）
Impingement Jet Cooling in Gas Turbines, WIT Press 2014年5月
受賞
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2022年3月 International Journal of Turbomachinery, Propulsion and Power "Heat Transfer Enhancement of Impingement Cooling by Adopting Circular-Ribs or Vortex Generators in the Wall Jet Region of A Round Impingement Jet"
Ken-Ichiro Takeishi, Robert Krewinkel, Yutaka Oda, Yuichi Ichikawa
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学術賞
2021年5月 日本冷凍空調学会 霜層微細構造に及ぼす冷却面性状の影響
松本 亮介, 西浦 雄人, 塩川 貴大, 槇原 拓郎, 小田 豊, 清水 智弘, 依岡 拓也, 荒木 拓人
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Outstanding Reviewer (International Journal of Heat and Mass Transfer)
2016年11月 Elsevier
Yutaka Oda
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関西支部賞（研究賞）
2014年3月 日本機械学会 1600℃級産業用ガスタービンのフィルム冷却技術に関する研究
武石 賢一郎, 正田 淳一郎, 松浦 正昭, 羽田 哲, 小田 豊
共同研究・競争的資金等の研究課題
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X線μCTを用いた霜層微細構造計測に基づく熱物質輸送解析による霜成長過程の解明
研究課題/領域番号：18K03994 2018年4月 - 2021年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
松本 亮介, 小田 豊
配分額：4290000円 （ 直接経費：3300000円 、 間接経費：990000円 ）
冷凍空調機器の熱交換器において霜の形成は多大なエネルギー損失を招くため，霜成長過程の解明は急務な課題である．本研究は，霜結晶構造と霜層内の熱物質輸送との関係の解明し，霜成長過程を明らかにすることを目的とする．X線マイクロCTを用いて霜結晶の３次元微細構造を測定することで，冷却面性状が結晶構造に与える影響を評価した．さらに，測定された３次元微細構造を用いて，氷結晶と湿り空気の複合熱伝導を解析した．霜層の成長と共に霜層表面温度が上昇するのに対し，霜層底部の温度は低下する．その結果，霜層底部の霜結晶は層内での昇華により供給された水蒸気によって成長することが明らかとなった．
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2000℃級ガスタービン用先進的フィルム冷却の流動伝熱場の基礎データベースの構築
研究課題/領域番号：26420145 2014年4月 - 2017年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
武石 賢一郎, 小宮山 正治, 小田 豊
配分額：4940000円 （ 直接経費：3800000円 、 間接経費：1140000円 ）
低速伝熱風洞を用いて、風洞の底辺に２種（円孔、シェイプト孔）のフィルム冷却模型を装着して実験を実施した。フィルム冷却空気と主流の定常・非定常の３次元混合場の状況および壁面におけるフィルム冷却効率に関する定量的測定を実施した。混合場の３次元的速度分布をLIF、PIV瞬時・同時計測を行った。また同時刻の時間平均されたフィルム冷却効率をPSPを用いて測定した。さらに申請者等が開発したLESに基づく解析を実施し測定データとの比較により解析精度の向上を図った。
伝熱風洞で測定されたデータは、フィルム冷却孔形状、主流の条件と共に、数値解析の検証用データベースとして活用を図る目的で公開データとして整備した。 -
レーリ散乱消光比を用いた火炎内温度・速度同時計測法の開発
研究課題/領域番号：24656138 2012年4月 - 2015年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
小宮山 正治, 武石 賢一郎, 小田 豊
配分額：4030000円 （ 直接経費：3100000円 、 間接経費：930000円 ）
レーリ散乱のレーザ偏光面角度に対する散乱光強度の空間分布の違いに着目し，レーザ内部の倍波発生装置(SHG)の角度を変えることにより，発振するレーザ光の偏光面を傾けた．この傾いたレーザ光面をイメージ・インテンシファイア付きCCDカメラで計測することで，一方のカメラにはレーリ散乱と周囲背景光の画像を計測し，もう一方のカメラには背景光のみが計測されることを明らかにした．この場合にレーザ内部のSHGの角度を偏光することで，レーザ強度分布が変化するので，これを補正する方法を適用した．希薄予混合火炎の温度計測にこの測定方法を応用し，周囲背景光の影響を取り除いて，温度計測を行うことを可能とした．
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渦要素からの速度場再構築に基づく境界連結型マルチスケールＬＥＳの開発と応用
研究課題/領域番号：24760166 2012年4月 - 2015年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究(B)
小田 豊
配分額：3900000円 （ 直接経費：3000000円 、 間接経費：900000円 ）
ジェットエンジンのタービン翼内部の冷却流は複雑な乱流伝熱場である．本研究ではこの複雑な熱流動現象を高効率に予測・解明するための解析手法の開発に取り組んだ．当初導入を計画していた渦要素からの速度場再構築モデルは完成に至らなかったものの，より上位の目標である境界連結型LESの機能を実現する代替策として，三次元補間法に基づく境界連結法を導入したLES解析コードを構築した．その結果， Concurrent Simulationと呼ぶ乱流解析法を新たに提案し，衝突噴流と乱流促進リブから成る複雑乱流場に適用し，リブ高さの微小な違いが剥離・再付着領域の乱流構造に及ぼす影響を解析することに成功した．
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管内旋回流を伴う希薄予混合火炎の時系列レーザ画像計測法の開発と火炎伝播特性の解明
研究課題/領域番号：23360100 2011年11月 - 2014年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
小宮山 正治, 武石 賢一郎, 小田 豊
配分額：10270000円 （ 直接経費：7900000円 、 間接経費：2370000円 ）
円管内希薄予混合火炎の動的挙動と流れ場を同時に計測可能とし，この測定方法を用いて旋回流を伴う希薄予混合火炎の非定常挙動と流れ場の関連性を解析した．ここでは，2種類の予混合旋回羽根を用いて，異なる火炎の伝播挙動を考察した．中央が閉じた旋回羽根を用いた場合には旋回流を伴う火炎の先端部は高い歪みを受けるために火炎の消炎が生じて，中心部が逆流であるにもかかわらず，上流への伝播を抑制されている．一方，中央が空いている旋回羽根を用いた場合には中央からの噴流によって誘引される軸流によって火炎は下流に押し戻される挙動を示すことが分かった．
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混合抑制に旋回流れを利用した革新的フィルム冷却技術に関する基礎研究
研究課題/領域番号：23560229 2011年 - 2013年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
武石 賢一郎, 小宮山 正治, 小田 豊, 小田 豊
配分額：5070000円 （ 直接経費：3900000円 、 間接経費：1170000円 ）
ガスタービン（GT)は複合サイクル発電の主機として用いられ、熱効率を向上させるために高温化が図られている。最新のGTのタービン入口温度は1600℃、熱効率54%(HHV基準）に達している。空冷タービン動静翼がこれら高温GTの成否を握るが、冷却技術の中でもフィルム冷却技術が最も重要である。本研究ではフィルム冷却孔形状として、従来の円孔、シェイプト孔を用いてフィルム冷却空気に旋回を与えることによってフィルム冷却効率を大幅（約２倍）に向上させる手法を構築した。またその向上の原因を定量的に測定できる実験手法を開発するとともにLESを含む非定常の流動現象の解析を行い解析手法の精度検証を行った。
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乱流予混合火炎におけるスカラー画像相関計測法の開発と火炎安定性への応用
研究課題/領域番号：20360097 2008年 - 2010年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
小宮山 正治, 武石 賢一郎, 小田 豊
配分額：15730000円 （ 直接経費：12100000円 、 間接経費：3630000円 ）
本研究ではアセトン-LIFとレーリー散乱を組み合わせて2次元上での燃料と空気の混合挙動および温度分布を瞬時同時に計測する測定法を開発した.この測定法を層流予混合火炎の温度と濃度分布の同時計測に適用し.1次元予混合火炎の計算結果に基づき、温度と濃度分布計測の適用性を明らかにした.さらに、本測定法を希薄予混合火炎に適用し、燃料濃度分布の不均一性と火炎安定性の関連性を明らかにした.
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ハイブリッド風洞による複雑熱流動現象の高速・高精度解析と最適化
研究課題/領域番号：20760136 2008年 - 2009年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究(B)
小田 豊
配分額：3640000円 （ 直接経費：2800000円 、 間接経費：840000円 ）
本研究では、風洞実験等で得た速度変動等の時系列計測データを熱流動計算に適切に反映させて計算を進めることにより、試験条件に特有な流入速度分布や乱れ性状の影響を加味した熱流動シミュレーションを高速・高精度に行う手法を構築した。本手法は衝撃風洞の超音速ノズルの始動過程における非定常熱伝達の予測や、タービン翼を模擬した対称翼前縁に生じる馬蹄渦の非定常運動による熱伝達の予測に適用され、有効性が示された。
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多孔質体を用いた熱流動パッシブ制御による膜冷却の高性能化に関する研究
研究課題/領域番号：18760149 2006年 - 2007年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究(B)
小田 豊
配分額：3300000円 （ 直接経費：3300000円 ）
H19年度では,種々のフィルム冷却孔形状が主流と冷却空気の混合メカニズムに与える影響をより詳細に検討するため,前年度に開発したアセトンを用いたLIFによる濃度場(熱・物質輸送のアナロジーにより温度場に相当)の時間平均分布測定法を,瞬時値の計測が可能になるように改良を行った.また,流れ場の計測にPIVを用いることで,測定断面における流れ場と濃度場(温度場)の瞬間同時測定を可能にした.これにより,主流と冷却空気の混合状態の詳細を捉えることが可能になり,種々の冷却孔形状がフィルム冷却の熱流動構造にもたらす効果を瞬間流れ場・温度場の観点から検討することが可能になった.具体的には円孔とシェイプト孔による混合状態の相違を瞬時場に基づいて検討した結果,円孔とシェイプト孔の双方で,主流と冷却空気の速度差に由来する自由せん断層の不安定性に起因する準周期的な渦によって,主流と冷却空気め混合が促進されていることが明らかになった.また,円孔では冷却空気が主流を貫通し,さらに冷却孔出口近傍で形成される腎臓形状の二次渦による冷却空気の巻き上げによって,冷却孔下流での冷却効果が減少することが分かった.また,数値計算においては,LESに比して計算負荷が低く,工学的な応用にも適用可能なDESを用いて種々の冷却孔形状に関する非定常乱流数値解析を行い,実験との比較を行った.その結果,時間平均場におけるフィルム冷却効率分布の形状や大きさを比較的良い精度で再現できるものの,瞬時流れ場・温度場の再現性には問題が残ることが分かった.また,シェイプト孔においては冷却空気の主流への拡散がDESでは低くなる傾向が見られた.以上の結果から,フィルム冷却の熱流動場を最適化する上での冷却孔形状の変更指針を得るとともに,その効果を評価する実験手法,数値解析手法の構築を行うことができた.