研究室目标
工学与理学的诸多方面研究中将实际现象作为“复杂系统”去理解的这种尝试逐渐受到重视。由于非线性因素而拥有很大自由度的流体现象是这类典型的复杂系统之一。为了能够理解各种复杂的流体现象，依据理论与实验已经建立了各种各样的研究方法。而近几年，以高性能计算机为基础的流体的数值模拟成为了继理论、实验研究之外，研究流体现象的第三种重要研究方式。
要将数值模拟运用到湍流、气泡及喷雾流、燃烧火焰、流体噪音及震动、气动加热与传热等等复杂流体现象的解析、预测以及工程设计时，需要在理解流体的物理原理的同时，结合合理的物理数学模型、合适的数值演算精度与计算效率和处理大规模数据的图形用户界面。另外，实现上述要求的计算机工作环境，机械、信息数据处理、物理学的应用也必不可少。
本研究室以研究不定常三维湍流现象的大涡模拟（LES，Large Eddy Simulation）数值预测方式和用于处理反应流、相变流等复杂流场的热流体物理模型为着眼点，以工学应用为前提而进行基础模型、计算方法和解析工具的开发。旨在通过处理实际的复杂流动现象、依据计算精度与可靠性的正确评价，实现从现象原因分析到设计标准的评价，再到机器性能设计的基于模型的工程开发（MBD，Model-based Development），以将前述数值模拟技术切真应用于工程设计。
次世代流体解析软件开发
研究室以湍流的数值预测方法中备受注目的大涡模拟（LES）和伴有反应、相变的复杂流动现象的高精度不定常数值模拟在工程设计中的实际应用为目标，而进行着次世代流体解析软件的开发和实证研究。到目前为止，为了能将相关流体设计中的复杂现象再现、本研究室已经完成诸多对计算点阵数以亿计的实机形状、实际现象的数值模拟。其中包含不定常三维湍流数值计算，反应流、多相流等复杂流动系统模型建立，结构和声势场的联合模拟计算以及超高速的高能实际气体数值模拟等等。并且，以适用于备受期待的数字化工程设计为目标，仍在推进对各种实用问题的实证。
研究室开发、检证相关主要数值模拟软件
- 多物理场耦合流体数值模拟软件：FrontFlow/red
作为文部科学省以IT基盘构筑为目的的研究开发项目“战略革新数值模拟软件开发”的重要一环，依托多方社会援助、共同研究和研究助力完成。且以本研究室作为主体，承担着软件开发、运行、维护和推广。现在，成果软件在北海道大学及理化学研究所发布。
- 高焓流体计算解析软件：RG-FaSTAR
RG-FaSTAR在广泛运用的高速流体解析软件FaSTAR（JAXA）的基础上追加考虑实际气体效应的高温区域中的输送系数、热化学和反应模型，从而能够用于解析计算再入（Atmospheric Reentry, Reentry）过程出现的高焓流动。作为共同研究，与再入飞行任务合作，在再入大气时航天器周围的高温·高速气流现象的调查研究和教学方面广泛使用。另外，从“京”开始，利用大型计算机的计算能力，通过大规模计算实施着相关性能确认。
- 等离子体流、电磁波数值解析软件：Arcflow/Arcwave
将RG-FaSTAR与频率相关时域有限差分法（FD2TD, Frequency-Dependency Finite-Different Time Domain）为结合基础，以进行再入阶段的黑障（Communications Blackout）区域预测。
- 考虑详细反应机理的反应流解析手法
为了能建立燃烧现象中详细的化学反应与流体的相互作用模型，本研究室正在进行更高效的数值解析手法的研究开发。通过针对化学反应的高速显性（explicit）时间积分法和针对多成分输送系数（Multicomponent Transfer Coefficient）的化学成分束法（Chemical Species Bundle Method）等的算法研究，实现了与传统计算手法相比100~1000倍的性能提高。为了提高适用范围，针对原本算法中的反应生成项，试图采用阿伦尼乌斯方程为基础的亚网格尺度模型（Sub-grid Scale Models）的研究正逐步推进。