最終更新日：2025年8月2日

【研究所のミッション】

私設 流体物理学研究所は、流体力学さらに広くは流体物理学の基礎研究を行う研究所として代表により設立されたものです。当研究所は、代表の個人資産により運営されており、時間の制限を設けずに、純粋に知的好奇心に基づく研究を行っております。このような研究は、明確な研究理念に基づく、小規模な私設研究所だけが実現できるものと代表は考えております。私設 流体物理学研究所たる所以です。

当研究所は教育機関ではありませんが、研究論文、著書、講演等をとおして、国内外の研究者にも影響を与えることができるものと考えております。このホームページは、このことを想定して日本語および英語で公開しております。将来、以下に述べる代表の研究理念、研究スタイルに共感し、流体力学、流体物理学をさらに発展させる優れた若手研究者が世界中から出てくることを期待しております。

【代表の研究理念と研究スタイル】

まず、代表の研究理念と研究スタイルを述べさせていただきます。話が抽象的になるのを避けるため、代表ら（下記「研究所論文業績」の下線を施した著者）が研究しているマウスのリンパ管内流れを例にとり、研究の切り込み方について説明しましょう。この切り込み方は、例えてみれば、剣客の切り口を見れば、その腕がわかるというようなものだろうと思います。同様に、研究対象の切り口を見れば、研究者の力量が判断できます。

この4年ほどの間に、代表らはマウスのリンパ管内流れの可視化画像を観察し、計算流体力学で流れの詳細を理解した上で、流体力学理論を構築してきました。マウスのリンパ管は、癌の非侵襲治療法開発（東北大学医工学研究科小玉哲也教授）で研究対象となっているものです。このリンパ管は直径0.2～0.3 mm程度の管径が変化している管です。リンパ管の中には不規則な間隔で漏斗状の短い弁が数十個存在し、弁出口およびその下流は噴流状態です。極低レイノルズ(Reynolds)数の噴流（Re<1）は噴流とはよばないようですが、私たちが知っている流れではなく、やはり噴流というべきものです。このような流れの最大の特徴は、「未発達流れ」であることです。未発達流れの特徴は軸方向に圧力勾配が大きく変化していることです。これとは対照的に、私たちが良く知っているハーゲン(Hagen)・ポアズイユ(Poiseuille)流れは圧力勾配が一定の「十分に発達した流れ」です。したがって、ハーゲン・ポアズイユ流れの理論はリンパ管内流れの理解には無力です。

代表らの当初の研究目標は、上で述べたリンパ管内流れの理論を構築することでした。しかし、リンパ管内流れの可視化画像を基に管内流れの理論を創ることは決して容易ではありません。画像と流体力学理論との間には、よほど簡単な問題でない限り、研究開始時点では何ら関係がないからです。このギャップを繋ぎ、理論へと飛躍する頭脳の作用が、「同定」という認識なのではないかと代表は考えております。同定という言葉は、日本人で最初にノーベル賞を受賞された湯川秀樹博士により、博士の創造論で提唱された概念です（湯川秀樹自選集IV「創造の世界」、朝日新聞社）。同定は、一般に、事象Ａから事象Ｂに飛躍するときに必要とされる認識（湯川先生は類推のようなものと言っておられる）です。この同定という観点からリンパ管流れの画像から理論への飛躍を解釈するなら、同定は画像を流体力学理論に等価変換する脳の働きといえるかもしれません。流体力学の理論は流れの物理現象を正確に記述できなければなりませんので、研究者には流体力学に関する十分な知識が備わっていなければなりません。このようにして画像は研究者の同定により自然現象としての流れを記述する理論に結実するのです。自然科学の研究の面白さは、面白いという感覚的なことによるのではなく、このような人間の脳の働きによりもたらされるものなのかもしれません。

代表は、以下で述べるように研究者としての教育を受け始めた時から、「実験（観察）→？→理論」、という方法で研究を進めてきました。この？が何であるかはわかりませんでしたが、何年間も考え続け、苦しみ抜いた後、解決に至ったという経験をしました。この？をとおり越した瞬間に、多分、同定による飛躍が起こったのかもしれないと代表は考えております。研究者はこのような飛躍が起こるまで、辛抱強くじっと耐えなければならないのです。しかし、何年も考え続けると、考えることがなくなります。方策尽きたといった方が良いでしょう。しかしそれでも考え続けていくと、突然、ひらめきが生じます。これが飛躍の瞬間です。しかし、飛躍の瞬間はいつ訪れるかわかりません。来ないかもしれません。これが、基礎研究にはいつまでに解決しなければならないといった時間的な制限を設けてはならない理由です。以上のことをまとめますと、当研究所は、「実験（観察）からスタートして流れ現象を理論化する」という代表の明確な研究理念の基に、時間の縛りを設けずに創造的な研究を行うという研究スタイルで研究を進めている私設研究所であります。

【代表の研究理念を育んだ恩師の教育】

上では代表の研究理念と研究スタイルについて述べましたが、これらを育んだ代表の受けた大学院教育（修士および博士課程）と無関係ではないような気がします。代表の指導教授は、赤松映明先生（現京都大学名誉教授）でした。上で述べた「実験（観察）→？→理論」という研究方法はこの恩師から受け継いだものです。恩師は、日本で最初に成人向けの人工心臓を実用化された方です。満84歳の現在も、乳幼児の人工心臓の開発に専念しておられます。恩師の教育は、一言で云うなら禅問答のようなものでした。博士課程に進むことを決めた時には、一言、「頭がおかしくなるかもしれません。」と言われました。実際、数年足らずしておかしくなりました。研究テーマも自分で考えなければならず、テーマが明確になるまでに3 ~ 4年かかったような気がします。この間、がむしゃらに勉強しましたが、論文は一編も書けませんでした。しかし、さらに数年後には、代表の研究成果は、実験の論文は日本機械学会論文賞（1980）を受賞、理論の論文はJournal of Fluid Mechanics (1980)に掲載されました。この論文が出て以来、約１年間、毎週のように世界中から論文請求の手紙やはがきをいただきました。手紙をくださった方々の中には世界的な研究者がたくさんおられ、また1981年にカリフォルニア工科大学で開催された理論応用力学国際会議に日本代表2名のうちの一人として招待されたときには、世界中の研究者は私の名前をご存知でした。生意気にも、カリフォルニア工科大学やイエール大学で、先生方や大学院学生に対して講演をしました。満33歳の時でした。イエール大学で講演した時の聴衆の中に2002年度ノーベル化学賞受賞者J. B. Fenn博士がおられ、講演の半年後に、イエール大学で一緒に研究をしないかというお手紙をいただきました。この手紙は今も大事に保存しております。しかし、当時、既にドイツのフンボルト財団の試験を受けて結果待ちだったこともあり、イエールには行きませんでした。このことは、今でも残念に思っております。なお、上記のJournal of Fluid Mechanicsの論文は、2018年9月1日現在、Research Gateでの引用回数621回を数えます。さらに、その後、代表は日本機械学会賞（論文）を3度受賞しました。下記の著書Vapor-Liquid Interfaces, Bubbles and Droplets (Springer-Verlag, 2011) は、「実験（観察）→？→理論」という研究方法により行われた気液界面の物理に関する代表の研究の集大成です。

上で述べましたように、大学院で教育を受けて以来、今日までの研究は、実験からスタートして理論化するという研究理念と研究スタイルで貫かれております。研究が分業化した時代から、このような方法で研究を進めている研究者は、流体力学と流体物理学の分野に限るなら、決して多くはないようです。そして、それは当然のことでもあります。しかし、特に工学のような実学的学問では、実験は非常に重要であります。今日、優れた実験ができる研究者が少なくなっているのは残念なことです。以上をまとめますと、代表が申し上げたいのは、実験を実験だけで終わらせることなく、もしできることなら理論あるいは法則にまで普遍化させることが重要であるということです。

【研究所の研究テーマ紹介】

さて、当研究所では、現在、流体力学、流体物理学に関する次のような研究を行っております：

(1) マウスのミクロなリンパ管内の流れ

(2) 気液界面物理（分子動力学、分子気体力学を含む）と気泡力学

(3) 液体中でのキャビテーション生成機構（液体論、化学反応論を含む）

上記のテーマ(1)は既に説明しましたが、流れの粘性抵抗の観点からもう少し掘り下げてみましょう。代表らは、マウスのリンパ管内流れの可視化画像を基にリンパ管をCADによってモデル化、そして計算流体力学で流れを解析しました。その結果、管径が細くなるにつれて管壁面での粘性抵抗が異常に大きくなる現象を見出しました。しかし、このような現象は、流体力学のどのような教科書にも書かれてはいず、代表らが調査した限り論文も存在しませんでした。その結果、代表らはこの現象を物理的に理解することができませんでした。代表らは、リンパ管弁内流れの粘性抵抗の異常増大を理解するために、管径が一定の管ではない、テーパ管（先細管）内流れの理論解析へと進みました。テーパ管はリンパ管の弁をモデル化したものです。以下が理論解析の成果を時系列でまとめたものです。

(a) ある角度で交差する二平板間の流れの理論（論文(10)）

(b) 軸対称テーパ管内流れの理論（論文(11)）

(c) 断面積が任意に変化する円管内の流れの理論（論文執筆中）

これら3つの論文を書くことをとおして、リンパ管内での粘性抵抗増大のメカニズムが完全に解明され、法則の形で表現することができました。いずれも古典的な内容ですが、テーパ管内流れに関する新しい面を明らかにしたものと自負しております。なお、(a)はジェフェリー(Jeffery, 1915)・ハーメル(Hamel, 1916)流れとしてよく知られている流れですが、この流れの粘性抵抗に関する論文は、これらの論文が出て以来1世紀の間、皆無であったことを申し上げておきましょう。ジェフェリーとハーメルのそれぞれの論文を読んでも、論文(10)で導いた粘性抵抗の法則は導けません。彼らの論文と粘性抵抗の間には、大きなギャップが存在し、粘性抵抗の法則を見出すためには同定による思考の飛躍が必要だったのです。ジェフェリーとハーメルは数学者のようで、彼らは粘性抵抗には無関心だったようです。ついでに申し上げておきますと、最近、私たちの論文(10)を読まれたカリフォルニア大学の教授の方から、ジェフェリー・ハーメル流れは、人々が考えているほど明らかにはなっていないという感想のメールをいただきました。この方は、別の観点から、この流れを取り上げたいとのことです。喜ばしいことです。

また、上記(a)、(b)、(c)の研究は

(d) 透過壁交差二平板間の流れの理論（論文(12)）

(e) 透過壁テーパ円管内の流れの理論（論文(13)）

に発展しました。以上の5つの研究はすべて該当する過去の研究を含み、より一般的な形でまとめられております。さらに、これらの研究は

(f) 極低レイノルズ数のリンパ管内弁出口での噴流の理論（論文(14)）

に発展しつつあります。現在、(f)の実験（都城高専と共同研究）も行っております。代表らは、これらの研究を樹木や植物の導管や葉脈内の流れ、製薬プロセスにおけるミクロ流れの解析に応用することを計画しております。

最後に、この章に掲げた項目(2)と(3)の研究は、キャビテーション現象解明の最も基礎となる研究です。代表らは、実験（都城高専と共同研究）と気泡力学に基づいて研究を進めております。

(g) 気泡力学に基づくキャビテーション初生理論（論文(15)）

さらに、メンバーは流れ制御の研究も行っております（論文(16)）。

【書籍出版】

当研究所は、流体力学・流体物理学関連の専門書を出版し，当該分野の発展に寄与することも計画しております。特に日本では専門書の出版は困難であります。因みに、代表の上でご紹介した著書は、このような理由のためにドイツのSpringer社から出版しました。当研究所は、近い将来、代表らの研究成果を英語の本として自費出版し、学術面で社会奉仕を行いたいと考えております。出版した本は販売せず、必要な方々に差し上げる予定です。また、研究所外の方々から書籍出版のご希望があった場合は、慎重に検討の上、可能な限りご希望に応じるつもりです。

当研究所は、2018年9月1日をもって正式にスタートしました。何卒、よろしくご指導、ご鞭撻の程をお願い申し上げます。

【代表の最終学歴等】

1948年1月茨城県笠間市に生まれる。1976年3月京都大学大学院工学研究科機械工学専攻博士課程単位取得退学（1980年3月京都大学工学博士（論文博士））、その後、１年間、日本学術振興会奨励研究員（現特別研究員）として、現京都大学名誉教授・赤松映明先生の研究指導を受ける。

【代表の職歴】

京都大学助手、東北大学助教授、富山県立大学教授、北海道大学教授、北海道大学東京オフィス所長を歴任。現在、北海道大学名誉教授、日本機械学会名誉員、知財権専門委員、日本大学工学部（郡山市）非常勤講師（大学院で講義）。

【代表の海外研究歴】

ドイツ連邦共和国フンボルト財団招聘研究者として、アーヘン工科大学（H. Groenig教授）、ミュンヘン工科大学（G.H. Schnerr 教授）、ゲッチンゲン大学（W. Lauterborn教授）で研究（1年9ヶ月）、アメリカ合衆国カリフォルニア工科大学客員研究員（M. S. Plesset教授、2ヶ月）、フランス共和国グルノーブル第一大学（別名、ヨセフ・フーリエ大学）招聘教授（2ヶ月）。

【代表の国内外学会委員歴】

Assembly Member of the World Conference on Experimental Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics, March 2002 through July 2009、日本機械学会理事他多数

【代表の国際会議招待講演】

Molecular Gas Dynamics and Chemical Kinetics of Vapor Condensation, The 17th International Symposium on Shock Waves and Shock Tubes, June 1989, USA他多数

【代表の学術論文等】

• 学術論文：Journal of Fluid Mechanics, 1981（2024年2月現在，引用回数 621回），他129編（全論文の引用回数は2000回以上）．

• 国際会議論文：112編

• 新聞記事等：18編

【研究所論文業績（講演論文は除く）】

(1) 江頭 竜・藤川俊秀・藤川重雄, 液体中で中心を通る直線上を異なる速度で並進運動する体積不変な複数気泡の相互作用，日本機械学会論文集(B編), 第78巻, 第793号 (2012), pp. 1534-1538.

(2) Ishiyama, T., Fujikawa, S., Kurz, T. and Lauterborn, W., Nonequilibrium Kinetic Boundary Condition at the Vapor-Liquid Interface of Argon, Physical Review E, Vol. 88, No. 042406 (2013), pp. 1-16. 

(3) 藤川重雄, 気液界面での質量・運動量・エネルギーの輸送 －分子動力学，分子気体力学，実験の融合－：第１章 蒸発・凝縮の研究の意義と課題, ながれ（日本流体力学会誌), 第33巻, 第2号 (2014)，pp. 171-178. 

(4) 石山達也・藤川重雄, 気液界面での質量・運動量・エネルギーの輸送 －分子動力学，分子気体力学，実験の融合－：第２章 蒸発・凝縮への分子動力学の適用(平面状界面での分子気体力学境界条件), ながれ(日本流体力学会誌), 第33巻, 第3号 (2014)，pp. 299-306.

(5) 矢口久雄・藤川重雄, 気液界面での質量・運動量・エネルギーの輸送 －分子動力学，分子気体力学，実験の融合－：第３章 蒸発・凝縮への分子動力学の適用(曲率を有する界面), ながれ（日本流体力学会誌), 第33巻, 第4号 (2014), pp. 367-374. 

(6) 小林一道・藤川重雄, 気液界面での質量・運動量・エネルギーの輸送 －分子動力学，分子気体力学，実験の融合－：第４章 蒸発・凝縮への分子気体力学の適用, ながれ(日本流体力学会誌), 第33巻, 第5号 (2014), pp. 453-459

(7) 小林一道・藤川重雄, 気液界面での質量・運動量・エネルギーの輸送 －分子動力学，分子気体力学，実験の融合－：第５章 蒸発・凝縮の衝撃波管による実験, ながれ(日本流体力学会誌), 第33巻, 第6号 (2014), pp. 543-548. 

(8) 石山達也・藤川重雄, 気液界面での質量・運動量・エネルギーの輸送 －分子動力学，分子気体力学，実験の融合－：第６章 エアロゾル粒子表面と気泡壁での蒸発・凝縮, ながれ(日本流体力学会誌), 第34巻,第1号 (2015), pp. 41-46. 

(9) 江頭 竜・藤川 俊秀・藤川 重雄, 非平衡蒸発を伴う蒸気泡のキャビテーション初生に関する理論と数値解析, 日本機械学会論文集(B編), 第82巻, 第837号 (2016), pp. 1-12. 

(10) Fujikawa, T., Egashira, R., Fujikawa, S., Takeda, K. and Kodama, T., Extended Bernoulli Equation, Friction Loss, and Friction Coefficient for Microscopic Jeffery-Hamel Flow with Small Reynolds Number up to O (1), Journal of Fluid Science and Technology, Vol. 11, No. 3 (2016), pp. 1-12. 

(11) 矢口久雄・藤川俊秀・江頭 竜・藤川重雄，テーパ状の微小な円管内層流の速度分布と圧力損失の理論, ながれ(日本流体力学会誌), 第37巻, 第1号 (2018), pp. 49-59. 

(12) Egashira, R., Fujikawa, T., Yaguchi, H. and Fujikawa, S., Microscopic and Low Reynolds Number Flows between Two Intersecting Permeable Walls, Fluid Dynamics Research, Vol. 50, No. 3 (2018), 035502.  

(13) Egashira, R., Fujikawa, T., Yaguchi, H. and Fujikawa, S., Low Reynolds Number Flows in a Microscopic and Tapered Tube with a Permeability, Fluid Dynamics Research, Vol. 51, No. 2 (2019), 025504.

(14) Egashira, R., Masubuchi, H., Fujikawa, T. and Fujikawa, S., Flows of a Free Jet with Re<O(1) from a Hole of Finite Radius –A theoretical methodology– , Proc. 16th Asian Congress of Fluid Mechanics, Dec. 2019, Bengaluru (India).

(15) 藤川俊秀，江頭 竜，矢口久雄，藤川重雄，有限時間持続する張力下とその後の大気圧下でのキャビテーション初生のパラメータ分類と予測法，ターボ機械，第47巻，第2号 (2019)，pp. 116-124. 

(16) 藤川俊秀，白岩寛之，柳田佳輝，東利樹，松岡常吉，中村祐二，江頭 竜，模型実験による競技用車両車体に働く抗力の測定と流れ場の可視化，日本実験力学会誌，第19巻，第3号 (2019)，pp. 188-194.

(17) Egashira, R., Masubuchi, H., Fujikawa, T. and Fujikawa, S., Axisymmetric Free Jet of Re → 0 from a Round Tube, Fluid Dynamics Research, Vol. 52, No. 1 (2020), 015507.

(18) 藤川俊秀，藤川重雄，模型実験と流れの相似則，日本実験力学会誌，第20巻，第4号 (2020), p. 72.

(19) 藤川重雄，一研究者の定年後の仕事，培風館図書目録（2021年版）, p. 198.

(20) Fujikawa, T., Egashira, R., Hooman, K., Yaguchi, H., Masubuchi, H. and Fujikawa, S., Theory of Dynamical Cavitation Threshold for Diesel Fuel Atomization, Fluid Dynamics Research, Vol. 54, No. 4 (2022), pp. 1-16.

(21) 藤川俊秀，江頭 竜，陣内 楓，藤川重雄，非循環型キャビテーションタンネルによる水中での気泡核成長の実験と動的閾値，日本実験力学会誌，第22巻，第4号 (2022), pp.  1-9.

(22) Fujikawa, S., Fujikawa, T., Egashira, R. and Hooman, K., Dynamical Threshold of Cavitation due to Weak Tension Induced by Water Flows, International Conference on Multiphase Flows 2022, April 2023, Kobe (Japan).

(23) Fujikawa, S., Fujikawa, T., Egashira, R., Yaguchi, H., and Masubuchi, H., A Patching Solution of Creeping Jet from a Tube of Finite Length,  ASME-JSME-KSME Joint Fluids Engineering Conference 2023, July 2023, Osaka (Japan).

(24) Fujikawa, T., Egashira, R., Hooman, K., Fukuda, M., and Fujikawa, S., Dynamical Threshold of Cavitation due to Weak Tension Induced by LES-Based CFD Water Flows, Multiphase Science and Technology, Vol. 35, No. 3 (2023), pp. 19-33.

(25) ディーゼル燃料噴射ノズルを模擬した2次元ノズル内水中での気泡核成長の実験とCFD流れ場での気泡力学解析，藤川俊秀，山本拓未，福田正和，白岩寛之，江頭 竜，渡邊裕章，中村祐二，藤川重雄，日本実験力学会誌，第25巻，第3号 (掲載決定), (2025).

(26) Fujikawa, T., Egashira, R., Yaguchi, H., Ohashi, K. and Fujikawa, S., A finite-series solution for the creeping flow in an exit region adjacent to a straight open tube exit, Fluid Dynamics Research, Vol. 57, No. 4 (2025), 045507.