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片岡 武大学院工学研究科 機械工学専攻准教授
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■ 論文- Elsevier BV, 2025年11月, Physica D: Nonlinear Phenomena, 481, 134832 - 134832[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- Abstract The radiation of steady surface gravity waves by a uniform stream $$U_{0}$$ over locally confined (width $$L$$) smooth topography is analyzed based on potential flow theory. The linear solution to this classical problem is readily found by Fourier transforms, and the nonlinear response has been studied extensively by numerical methods. Here, an asymptotic analysis is made for subcritical flow $$D/\lambda > 1$$ in the low-Froude-number ($$F^{2} \equiv \lambda /L \ll 1$$) limit, where $$\lambda = U_{0}^{2} /g$$ is the lengthscale of radiating gravity waves and $$D$$ is the uniform water depth. In this regime, the downstream wave amplitude, although formally exponentially small with respect to $$F$$, is determined by a fully nonlinear mechanism even for small topography amplitude. It is argued that this mechanism controls the wave response for a broad range of flow conditions, in contrast to linear theory which has very limited validity.Springer Science and Business Media LLC, 2024年01月, Water Waves, 6(1) (1), 79 - 96[査読有り][招待有り]研究論文（学術雑誌）
- Elsevier BV, 2023年11月, Physica D: Nonlinear Phenomena, 454, 133848 - 133848[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- Elsevier BV, 2022年07月, Physica D: Nonlinear Phenomena, 435, 133272 - 133272[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- Wiley, 2021年04月, International Journal for Numerical Methods in Fluids[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- AbstractCambridge University Press (CUP), 2020年11月, Journal of Fluid Mechanics, 907[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- American Physical Society (APS), 2020年01月, Physical Review Fluids, 5(1) (1)[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- Wiley, 2019年10月, International Journal for Numerical Methods in Fluids, 91(4) (4), 183 - 197[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2019年03月, Studies in Applied Mathematics, 142, 419 - 432, 英語On mean flow generation due to oblique reflection of internal waves at a slope[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2018年, 日本応用数理学会 学会誌『応用数理』, 28(1) (1), 11 - 17, 日本語大気・海洋中の内部重力波ビーム[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2018年, Theoretical and Applied Mechanics, 64, 9 - 14, 英語The stability of internal gravity waves of finite width[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2018年, Theoretical and Applied Mechanics, 64, 31 - 39, 英語Improvement of stability of Free-Molecular Type LBM by Using Median Filter[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2018年01月, Journal of Fluid Mechanics, 838, R1 (12pages), 英語On the interaction of an internal wavepacket with its induced mean flow and the role of streaming[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2017年11月, JOURNAL OF FLUID MECHANICS, 830, 660 - 680, 英語[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- The free-molecular-type kinetic scheme is a new lattice Boltzmann model which can simulate supersonic flows described by the compressible Euler and Navier-Stokes equations. We simulate two-dimensional supersonic flows over a wedge and a circular cylinder using this scheme. Numerical results agree well with the corresponding theories and experiments and show that this scheme can capture shock waves sharply without using any spatial fitting method.National Committee for IUTAM, 2015年06月, Theoretical and Applied Mechanics, 63, 3 - 8, 英語[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2015年04月, JOURNAL OF FLUID MECHANICS, 769, 621 - 634, 英語[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- Science Council of Japan, 2014年, Theoretical and Applied Mechanics Japan, 62, 31 - 37, 英語[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2013年12月, JOURNAL OF FLUID MECHANICS, 736, 67 - 90, 英語[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- Cambridge University Press, 2013年05月, Journal of Fluid Mechanics, 722, 461 - 495, 英語[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- Line sink flow in a stratified streamLine sink flow in a linearly stratified stream, bounded by the top and bottom two horizontal boundaries, is investigated on the basis of the Euler set of equations. The initial-value problem after start-up of discharge is solved numerically, and propagation of internal wave modes generated by the discharge and steady-state withdrawal-layer thickness are investigated. It is foun2012年, Theoretical and Applied Mechanics, 60, 43 - 50, 英語[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2011年02月, Theoretical and Applied Mechanics, Vol.59, pp.221-227, 英語Gas-flow simulations by novel lattice Boltzmann method[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2010年12月, Physical Review E, Vol.82, 056709, 英語Accuracy of the lattice Boltzmann method for describing the behavior of a gas in the continuum limit[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2010年06月, Journal of Fluid Mechanics, Vol.657, pp.126-170, 英語Transverse instability of surface solitary waves. Part 2. Numerical linear stability analysis[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- Japan Society of Mechanical Engineers, 2010年, Nihon Kikai Gakkai Ronbunshu, B Hen/Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Part B, 76(769) (769), 1346 - 1354, 日本語[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- Japan Society of Mechanical Engineers, 2010年, Nihon Kikai Gakkai Ronbunshu, B Hen/Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Part B, 76(768) (768), 1144 - 1151, 日本語[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2010年, 58, 235 - 242, 英語On the Critical Rayleigh Number of the Benard Problem for a Gas[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2010年, 日本機械学会論文集（B編）, Vol.76, No.768, pp.1144-1151, 日本語適切な支配方程式に基づく気体のべナール問題の再検討[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2010年, 日本機械学会論文集（B編）, Vol.76, No.765, pp.733-740, 日本語差分格子ボルツマン法による円柱周りの放射音解析[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2010年, 土木学会論文集B, Vol.66, No.3, pp.280-288, 日本語剛体回転系における密度成層流体の点吸い込み流れ[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2010年, 日本機械学会論文集（B編）, Vol.76, No.769, pp.1346-1354, 日本語傾斜ステップ型地形を過ぎる孤立波の砕波に関する実験・数値的研究[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2009年, 日本機械学会論文集（Ｂ編), 75巻752号718-723頁, 日本語差分格子ボルツマン法による有限振幅音波の伝播計算[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2009年, Theoretical and Applied Mechanics, Vol.57, pp.323-330Numerical simulation of transversely distorted surface solitary wave[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2008年09月, JOURNAL OF FLUID MECHANICS, 611, 255 - 282, 英語[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2008年09月, AIAA JOURNAL, 46(9) (9), 2235 - 2247, 英語[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2008年03月, Bulletin of the Institute of Mathematics, Academia Sinica, New series, vol.3, no.1, pp.153-166The superharmonic instability of finite-amplitude interfacial waves[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2008年01月, COMPUTERS & FLUIDS, 37(1) (1), 79 - 89, 英語[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2006年12月, FLUID DYNAMICS RESEARCH, 38(12) (12), 831 - 867, 英語[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2006年01月, JOURNAL OF FLUID MECHANICS, 547, 175 - 184, 英語[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2004年08月, JOURNAL OF FLUID MECHANICS, 512, 211 - 221, 英語[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2004年07月, PHYSICAL REVIEW E, 70(1) (1), 英語[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2004年05月, PHYSICAL REVIEW E, 69(5) (5), 英語[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2004年03月, Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics, 69(3) (3), 1 - 35701, 英語[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2004年03月, PHYSICAL REVIEW E, 69(3) (3), 英語[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2004年, Physical Review E - Statistical Physics, Plasmas, Fluids, and Related Interdisciplinary Topics, 70(1) (1), 9, 英語[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2004年, Physical Review E - Statistical Physics, Plasmas, Fluids, and Related Interdisciplinary Topics, 69(5) (5), 14, 英語[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2004年, 計算数理工学論文集, Vol.4,37-42, 日本語差分格子ボルツマン法によるエッジトーンの直接計算[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 回転二重同心円筒内流体の吸込みわき出し流れSteady Source-sink flows of viscous incompressible fluid in a rotating annulus are numerically studied. The annulus is made of two concentric cylinders of different radius with finite axial length and solid-wall ends. The annulus rotates rigidly with respect to its axis. The fluid is injected uniformly from the inner cylinder and the same amount is extracted uniformly from the outer cylinder. This flow is mainly characterized by the Ekman number (E) and dimensionless speed of extracted fluid (U). When U is small, the injected fluid moves through the annulus via the Ekman layer which is formed near the end walls of the annulus. The ratio of the volume rate of fluid that goes through the Ekman layer is investigated and it is newly found that this ratio can take an extremum value at some intermediate value of U for a fixed value of E. Moreover, we find that, when E and U are very small, the torus flow appears, which was not found in the previous studies.一般社団法人日本機械学会, 2004年, 日本機械学会論文集（Ｂ編）, 70(699),2681-2688(699) (699), 2681 - 2688, 日本語[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2004年, Theoretical and applied mechanics Japan, 53,155-161, 英語Knudsen pump and its possibility of application to satellite control system[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2003年01月, Computational Fluid Dynamics Journal, 11(1) (1), 486 - 493, 英語[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 差分格子ボルツマン法による音波の直接計算The acoustic waves emitted from a circular cylinder are simulated by the lattice Boltzmann method using a two-dimensional thermal compressible lattice BGK model. The acoustic pressure field shows its dipole-like feature, and the frequency is synchronized with the Karman vortex shedding. The pressure also decays as a function of the square root of distance, and the relationship between the acoustic pressure and the Mach number of the flow coincides with the analytical prediction.一般社団法人日本機械学会, 2003年, 日本機械学会論文集（B編）, 69(680),841-847(680) (680), 841 - 847, 英語[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2003年, Theoretical and Applied Mechanics., Vol.52,239-246, 英語Stability of small-amplitude internal solitary waves in stratified fluids.[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2002年, Theoretical and Applied Mechanics, 51, 315 - 322, 英語Reflection of internal solitary wave by a vertical wall in a stratified fluid[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2002年, 日本機械学会論文集（B編）, 68(667) (667), 666 - 671, 日本語差分格子ボルツマン法による圧縮性成層流体の数値シミュレーション[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2001年03月, EUROPEAN JOURNAL OF MECHANICS B-FLUIDS, 20(2) (2), 167 - 186, 英語Selective withdrawal through a line sink of non-rotating and rotating stratified fluid in a reservoir of finite depth[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- The Japan Society of Fluid Mechanics, 2001年02月, ながれ : 日本流体力学会誌, 20(1) (1), 7 - 17, 日本語
- 2001年, 日本機械学会論文集（B編）, 67(663) (663), 2662 - 2669, 日本語差分格子BOLTZMANN法による回転流体における慣性波の解析[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2001年, Theoretical and Applied Mechanics, 50, 295 - 301, 英語Effects of stratification and rotation on a sink flow[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2001年, 日本機械学会論文集（B編）, 67(660) (660), 1912 - 1917, 日本語差分格子ボルツマン法による回転場における流体運動の解析[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- American Inst of Physics, 2000年11月, Physics of Fluids, 12(11) (11), 2775 - 2786, 英語[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2000年07月, COMPUTER PHYSICS COMMUNICATIONS, 129(1-3) (1-3), 131 - 137, 英語Simulation of the stratified flows using the two-component lattice Boltzmann method[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2000年04月, PHYSICAL REVIEW LETTERS, 84(14) (14), 3065 - 3068, 英語Transverse instability of solitary waves in the generalized Kadomtsev-Petviashvili equation[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2000年02月, PHYSICAL REVIEW LETTERS, 84(7) (7), 1447 - 1450, 英語Two-dimensional evolution equation of finite-amplitude internal gravity waves in a uniformly stratified fluid[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 2000年, 日本機械学会論文集（B編）, 66(651) (651), 2838 - 2844, 日本語格子ボルツマン法による回転場における流体運動の解析[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- Japan Society of Mechanical Engineers, 1999年, Nihon Kikai Gakkai Ronbunshu, B Hen/Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Part B, 65(635) (635), 2366 - 2373, 日本語[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 1999年, 日本機械学会論文集（B編）, 65(635) (635), 2366 - 2373, 日本語回転密度成層場における線吸込流れに関する数値解析的研究[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 1999年, Theoretical and Applied Mechanics, 48, 295 - 301, 英語Two-dimensional selective withdrawal in a rotating stratified fluid[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 密度成層場における点吸込流れによる選択取水形成過程Numerical studies of establishment of selective withdrawal from a point sink of a linearly stratified Boussinesq fluid in a reservour of uniform depth have been performed. The flow, which is axisymmetric with respect to the vertical axis passing through the point sink, is mainly characterized by the Froude number (Fr). When the Froude number is small, the columnar disturbance modes propagate upstream in the same manner as in the line sink flow (two dimensional) case and that the selective withdrawal is established. We have found, however, the major difference in the large Froude number flows, where in the two dimensional case the columnar disturbances can not propagate upstream, while in the axisymmetric case these can propagate upstream for any finite Froude number except infinity. Amplitude of these columnar disturbances relative to a basic current velocity becomes smaller as the Froude number increases so that the selective withdrawal ceases to occur at Fr=1.5.一般社団法人日本機械学会, 1999年, 日本機械学会論文集（B編）, 65(629) (629), 152 - 158, 日本語[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- Thermal free convection is simulated by the Lattice Boltzmann Method using two types of particles, that is red particles and blue ones. The gravitational force is introduced into the collision stage, at which the impulsive force is added by making the population of blue particles moving downward increase. The buoyancy force is taken into consideration in the translating stage of the particles. The velocity field and the density or the temperature field are obatained by averaging these calculated two stage fields. The results agree well with those obtained by the finite difference method.一般社団法人日本機械学会, 1998年07月, 日本機械学会論文集 B編, 64(623) (623), 1966 - 1972, 日本語[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 1998年, Theoretical and Applied Mechanics, 47, 191 - 195, 英語Axisymmetric withdrawal in a stratified fluid[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 日本流体力学会, 1998年, 日本流体力学会誌｢ながれ｣, 17(3) (3), 189 - 201, 日本語回転密度成層場における線形慣性内部重力モード波の水平伝播[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 1998年, 日本機械学会論文集（B編）, 64(628) (628), 3942 - 3949, 日本語密度成層場における二次元選択取水に関する数値解析的研究[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 非粘性非拡散性線形密度成層場における線吸い込みおよび点吸い込み流れを考え, 最初静止した状態から, ある時刻より一定の取水を始めた後の長時間にわたる流れの振舞を解析的に明らかにした.内部Froude数が小さいとき, 上記流れは, 最終的には選択取水を形成し, 吸い込み口と同じ高さの流体のみが抜き取られるが, 本研究は, その選択取水形成において重要な役割を果たしている内部波の漸近的振舞を詳細に示した.また, 線吸い込みと点吸い込みとで, 選択取水に移行していくまでの内部波の挙動が大きく異なることを見いだした.The Japan Society of Fluid Mechanics, 1997年, 日本流体力学会誌｢ながれ｣, 16(3) (3), 248 - 258, 日本語[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 1994年, European Journal of Mechanics B/Fluids, 13, 573 - 589, 英語Numerical examination of applicability of the linearized Boltzmann equation[査読有り]研究論文（学術雑誌）
- 京都大学, 2016年04月, 数理解析研究所講究録, 1989, 113 - 118, 日本語傾斜円柱の振動により誘起される内部波 (非線形波動現象の数理に関する最近の進展)
- 2401 格子ボルツマン法による有限振幅音波の伝播計算(OS24.格子ボルツマン・ガス法(1))The Lattice Boltzmann Method (LBM) was used to study the propagation of high amplitude progressive sound wave radiated from a piston in a duct. The formation of a shock front and the development of saw tooth waves are simulated when the effect of nonlinearity is strong relative to thermoviscous dissipation. The wave deformation is compared with the solution of Burgers equation that describes the combined effects of nonlinearity and losses on the propagation of plane progressive waves. The results show good agreement with Burgers equation and suggest that the LBM is useful for studying nonlinear acoustics problems.一般社団法人日本機械学会, 2007年11月25日, 計算力学講演会講演論文集, 2007(20) (20), 631 - 632, 日本語
- 213 差分格子ボルツマン法による界面活性剤の SIS に関する研究Drag reduction caused by surfactant solutions is considered. Surfactant contains threadlike micelles. At a critical shear rate the shear viscosity suddenly increases in this so-called shear-induced state (SIS). At high shear rates the increased shear viscosity gradually decreases. In this paper, two-dimensional numerical simulation in the surfactant solution containing threadlike micelles by the finite difference lattice Boltzmann method is reported. As a result, we formed SIS and checked the shear viscosity increasing at a critical shear rate and the increased shear viscosity decreasing at high shear rates.一般社団法人日本機械学会, 2003年11月22日, 計算力学講演会講演論文集, 2003(16) (16), 121 - 122, 日本語
- 京都大学, 2003年04月, 数理解析研究所講究録, 1311, 27 - 39, 英語瞬間的動作を受けた後の密度成層完全流体の支配方程式系導出 (非線形波動現象の数理とその応用)
- 1028 密度成層流体における平面内部孤立波の垂直壁面によるMach反射(GS-5 低レイノルズ数流れ)Mach reflection of internal solitary waves by a vertical wall in a stratified fluid is studied numerically. There are some studies about Mach reflection, but they assume a weakly and nearly uniformly stratified fluid or a two layer fluid or free surface waves. Here, we suppose a weakly and nonuniformly stratified fluid. We use the SMAC method for calculations. And a comparison with solutions of model equations is made.一般社団法人日本機械学会, 2001年03月16日, 関西支部講演会講演論文集, 2001(76) (76), "10 - 55"-"10-56", 日本語
- 神戸大学, 2000年, 神戸大学大学院自然科学研究科紀要, 18, 81 - 90, 日本語陰的シンプレクティック法の有効性に関する研究速報，短報，研究ノート等（大学，研究機関紀要）
- 2000年, Mem. Grad. School Sci. Technol., Kobe Unbiv., 18-A, 131 - 148Numerical simulation of thermal convections using the lattie Boltzmann method
- 京都大学, 1999年11月, 数理解析研究所講究録, 1115, 111 - 119, 日本語格子ボルツマン法による熱対流の数値解析 (熱対流の数理 : 流れ場の構造)
- 1996年07月, 年会一般講演, 15, 473 - 474, 日本語密度成層場における点すい込み流れ
- 第30回数値流体力学シンポジウム, 2016年12月, 日本語, 国内会議海洋中を伝わる内部波ビームの3次元的安定性口頭発表（一般）
- 69th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics, 2016年11月, 英語, 国際会議3D instability of internal gravity wave beams口頭発表（一般）
- 日本流体力学会年会2016, 2016年09月, 日本語, 国内会議内部波ビームの3次元的不安定性（粘性を伴う新しいメカニズム）口頭発表（一般）
- Mini-Workshop on Nonlinear Waves in Fluids, Kyoto, 2016年05月, 英語, 国際会議Three-dimensional Instability of Internal Wave Beams口頭発表（一般）
- Kinetic Theory and Fluid Dynamics: From micro to macroscopic modeling, 2016年05月, 英語, 国際会議Stability of internal wave beams to 3D perturbations口頭発表（一般）
- 日本機械学会関西支部 第91期定時総会講演会, 2016年03月, 日本語, 寝屋川, 国内会議自由分子型運動学的スキームによる三次元圧縮性流体解析口頭発表（一般）
- 第29回数値流体力学シンポジウム, 2015年12月, 日本語, 福岡, 国内会議内部波ビームの弱３次元的な時間発展とその特徴口頭発表（一般）
- 神戸大学工学フォーラム2015, 2015年10月, 日本語, 神戸, 国内会議孤立波の横方向不安定性と波の崩れる仕組み公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等
- 京都大学数理解析研究所研究集会”非線形波動現象の数理に関する最近の進展”, 2015年10月, 日本語, 京都, 国内会議傾斜円柱の振動により誘起される内部波口頭発表（一般）
- 日本流体力学会年会2015, 2015年09月, 日本語, 東京, 国内会議有限長さの円柱振動により誘起される内部波口頭発表（一般）
- 第４７回流体力学講演会／第３３回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム, 2015年06月, 日本語, 東京, 国内会議自由分子型運動学的スキームによる圧縮性流体解析口頭発表（一般）
- 第28回数値流体力学シンポジウム, 2014年12月, 日本語, 東京, 国内会議内部波ビームの弱３次元的な時間発展とその特徴口頭発表（一般）
- 京都大学数理解析研究所研究集会 非線形波動現象のメカニズムと数理, 2014年10月, 日本語, 京都, 国内会議３次元内部波ビームと誘起される平均流口頭発表（一般）
- 第63回理論応用力学講演会, 2014年09月, 日本語, 東京, 国内会議自由分子型運動学的スキームによる鈍頭物体まわりの超音速流れシミュレーション口頭発表（一般）
- 日本流体力学会年会2014, 2014年09月, 日本語, 仙台, 国内会議空間３次元的な依存性をもつ内部波ビームの時間発展口頭発表（一般）
- Seminar presentation in University of Oslo, 2014年08月, 英語, 国際会議Three-dimensional instability of solitary water waves公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等
- Theory of water waves, Isaac Newton institute for mathematical Sciences, 2014年07月, 英語, Cambridge, 国際会議Resonance curves of finite-amplitude gravity waves in shallow-water limit口頭発表（一般）
- 第27回数値流体力学シンポジウム, 2013年12月, 日本語, 日本流体力学会, 東京都, 内部波ビームの空間３次元的な時間発展を表す非線形方程式を，振幅が小，ビームに沿っての空間依存性が緩やか，という仮定の基で導出し，その計算結果について報告。, 国内会議内部波ビームの空間３次元的な時間発展口頭発表（一般）
- 京都大学数理解析研究所研究集会”非線形波動現象の数理と応用”, 2013年10月, 日本語, 京都大学数理解析研究所, 京都市, 一様な密度成層流体中を伝播する内部波ビームの３次元撹乱に対する線形安定性を取り扱った。具体的には，撹乱の波長がビームの幅に比べて十分長い場合を仮定し，漸近理論を駆使してEuler方程式系を基に変調安定性を調べた。その結果，一方向のみにエネルギーを伝える進行波ビームは，振幅がある値を超えると変調不安定となり，両方向にエネルギーを伝える定在波ビームは，任意の振幅において変調不安定となることが分かった．, 国内会議内部波ビームの３次元的安定性口頭発表（一般）
- 日本流体力学会年会2013, 2013年09月, 日本語, 日本流体力学会, 東京都, 内部波ビームは海洋中での伝播がよく観測されているが、その変調安定性をEuler方程式系を基に調べた結果を報告．, 国内会議内部波ビームの変調安定性口頭発表（一般）
- 第26回数値流体力学シンポジウム, 2012年, 日本語, 国内会議内部波ビームの不安定性口頭発表（一般）
- 第90期日本機械学会流体工学部門講演会, 2012年, 日本語, 国内会議回転系における密度成層流体の吸い込み流れ口頭発表（一般）
- 第39回流体力学講演会, 2007年06月, 日本語, 日本航空宇宙学会, 東京都, 国内会議差分格子ボルツマン法によるBVI の数値解析口頭発表（一般）
- 日本流体力学会年会2004, 2004年08月, 日本語, 日本流体力学会, 名古屋大学, 国内会議差分格子ボルツマン法によるスリット及び穴あき円柱から生じる空力温の直接計算口頭発表（一般）
- 日本機械学会関西支部第80期定時総会講演会, 2004年03月, 日本語, 日本機械学会関西支部, 京都大学, 国内会議二層流体中を伝播する内部孤立波の線形安定性に関する研究口頭発表（一般）
- 日本機械学会関西支部第80期定時総会講演会, 2004年03月, 日本語, 日本機械学会関西支部, 京都大学, 国内会議回転二重同心円筒内流体の吸い込み湧き出し流れ口頭発表（一般）
- 日本機械学会関西支部第79期定時総会講演会, 2004年, 日本語, 日本機械学会, 未記入, 国内会議内部孤立波の鉛直壁面による反射口頭発表（一般）
- 日本機械学会2004年度年次大会, 2004年, 日本語, 日本機械学会, 北海道大学, 国内会議差分格子ボルツマン法によるエッジ音の直接計算口頭発表（一般）
- 第53回理論応用力学講演会, 2004年, 日本語, 日本学術会議, 日本学術会議, 国内会議差分格子ボルツマン法における数値拡散について口頭発表（一般）
- 日本機械学会関西支部第79期定時総会講演会, 2004年, 日本語, 日本機械学会, 未記入, 国内会議希薄気体におけるクヌッセンポンプの光学的応用に関する研究口頭発表（一般）
- 第53回理論応用力学講演会, 2004年, 日本語, 日本学術会議, 日本学術会議, 国内会議クヌッセンコンプレッサーの宇宙空間利用に関する研究口頭発表（一般）
- 日本機械学会関西支部第78期定時総会講演会, 2003年03月, 日本語, 日本機械学会関西支部, 大阪, 国内会議二層流体中を伝播する内部孤立波の線形安定性について口頭発表（一般）
- 日本機械学会関西支部第78期定時総会講演会, 2003年03月, 日本語, 日本機械学会関西支部, 大阪, 国内会議取水口移動による選択取水効果の数値的研究口頭発表（一般）
- 日本機械学会関西支部第78期定時総会講演会, 2003年03月, 日本語, 日本機械学会関西支部, 大阪, 国内会議希薄気体におけるクヌッセンポンプの応用に関する研究口頭発表（一般）
- 日本機械学会第16回計算力学講演会, 2003年, 日本語, 日本機械学会, 神戸大学, 国内会議乱流にデルを組み込んだ差分格子ボルツマン法に関する研究口頭発表（一般）
- 第51回理論応用力学講演会, 2003年, 日本語, 日本学術会議 メカニクス・構造研究連絡委員会, 日本学術会議, 国内会議密度成層流体中の内部孤立波の安定性口頭発表（一般）
- 第17回数値流体力学シンポジウム, 2003年, 日本語, 日本流体力学会, 国立オリンピック記念青少年センター, 国内会議内部自由度を持つ差分格子ボルツマンモデルによる低マッハ数における空力音の直接計算口頭発表（一般）
- 日本流体力学年会’03, 2003年, 日本語, 日本流体力学会, 工学院大学, 国内会議内部孤立波の安定性口頭発表（一般）
- 2003年度日本機械学会年次大会 Mechanical Engineering Congress, 2003年, 日本語, 日本機械学会, 徳島大学, 国内会議差分格子ボルツマン法の3次元圧縮性モデルによる流体音の直接計算口頭発表（一般）
- 日本機械学会第16回計算力学講演会, 2003年, 日本語, 日本機械学会, 神戸大学, 国内会議差分格子ボルツマン法による乱流の直接計算に関する研究口頭発表（一般）
- 日本機械学会第16回計算力学講演会, 2003年, 日本語, 日本機械学会, 神戸大学, 国内会議差分格子ボルツマン法による界面活性剤のSISに関する研究口頭発表（一般）
- 第81回日本機械学会流体工学部門講演会, 2003年, 日本語, 日本機械学会, 関西大学, 国内会議差分格子ボルツマン法によるエッジ音の直接計算口頭発表（一般）
- 2003年度日本機械学会年次大会 Mechanical Engineering Congress, 2003年, 日本語, 日本機械学会, 徳島大学, 国内会議差分格子ボルツマン法によるウェッジボックス周りの流れの数値解析口頭発表（一般）
- 第40回日本航空宇宙学会関西・中部支部合同秋期大会, 2003年, 日本語, 日本航空宇宙学会, 神戸大学, 国内会議差分格子ボルツマン法による3次元物体周りから発生する音波の直接計算口頭発表（一般）
- 第35回流体力学講演会, 2003年, 日本語, 日本流体力学会, 東京工業大学, 国内会議格子ボルツマン法における比熱比可変モデルの提案口頭発表（一般）
- 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(B), 茨城大学, 2024年04月01日 - 2027年03月31日海洋波の強非線形・非定常現象に対する数理モデルとその検証
- 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(B), 茨城大学, 2022年04月01日 - 2027年03月31日海洋波の強非線形・非定常現象に対する数理モデルとその検証
- 学術研究助成基金助成金／基盤研究(C), 2018年04月 - 2023年03月, 研究代表者競争的資金
- 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(B), 茨城大学, 2017年04月01日 - 2022年03月31日海洋における大振幅・非線形波動の数理モデルと解析本研究の目的は，海洋における大振幅波動の本質（非線形性と分散性）をとらえた数理モデルを導出し，その数理解析を行うことである．令和3年度（最終年度）は以下の三つのテーマについて研究を実施した．研究成果は，発表論文6件（査読有5件，国際共著4件），学会発表21件（招待講演2件，国際講演6件）で公表されている．研究の概要は以下の通りである． 1. 数学モデル：(1)水面上に浮体がある場合の浅水波モデルの適切性を示した（井口）．(2)航跡波（一定速度で動く波源から放射される定常波）の定式化と数値計算を行い，非線形性が強いことを明らかにした（片岡）．(3)KP方程式の曲線波ソリトンの高次解を導出し，直線波ソリトンとの相互作用を調べた（太田）．(5)KP方程式の2重線ソリトンの安定性を明らかにした（水町）． 2. 内部波：密度の異なる2層流体の界面波の線形安定性を複素解析の手法を用いて数値的に調べ，Kelvin-Helmholtz タイプの不安定性が支配的であることを示した（村重）． 3. 大振幅・非線形波動の数値計算：(1)鉛直方向に流速が変化するシアー流上で発生する parasitic capillary waves（進行波の前面で発生する波長の短い表面張力波）の特徴を数値計算で明らかにした（村重）．(2)表面波・内部波共存場の孤立波の特徴を，磯部・柿沼モデルの数値計算を用いて示した（柿沼）．(3)津波（地すべり津波，河川を遡上する津波，浅瀬が存在する島嶼に入射する津波）の大振幅・非定常運動の特徴を数値計算で示した（柿沼）．(4)自己適合移動格子（急激に波形が変化する領域で格子間隔を自動的に調節する方法）の一般化（境界条件，時空間変数の全離散化）を行った（丸野）．(5)前進する船の先端付近で発生する砕波の特徴を，Navier-Stokes 方程式の直接計算により明らかにした（日野）．
- 科学研究費補助金／基盤研究(C), 2012年04月 - 2015年03月, 研究代表者競争的資金
- 科学研究費補助金／若手研究(B), 2010年, 研究代表者競争的資金
- 科学研究費補助金／挑戦的萌芽研究, 2009年競争的資金
- 科学研究費補助金／若手研究(B), 2005年, 研究代表者競争的資金
- 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 若手研究(B), 神戸大学, 2003年 - 2004年熱遷移流を利用した常圧空気のポンプおよびコンプレッサーの試作常圧下における実験を行う前の準備段階として,まずは低度に希薄な気体中で熱遷移流を生じさせるための実験をおこなった.流れを生じさせるデバイスとして,微小な間隔で並べた平板を用いた.平板同士の間隔は0.1mmのオーダーのものを数パターン採用した.ヒーターおよび冷半導体を用いて平板列の両端に温度差を与え,その温度勾配により熱遷移流が生じることを確認した.次にこの平板列を1ユニットとし,長い直管内に等間隔で数ユニット配置した.数ユニット配置することにより,上流,下流間の圧力差を大きくするようにした.この装置では,管内に配置されたユニット間のつなぎ目の空間に逆の温度勾配が働くが,そこでは代表長さが長いために流れに対する駆動力が働かない.つまり逆方向の熱遷移流は誘起されない.よって温度分布を周期的に設定することができ,装置全体の温度差を低く押さえることができた.円管の上流側を,新たに製作した気密容器につなぎ,下流側を大気に解放し,上流側の圧力を測定することにより,排気装置としての性能を調べた.1.1倍程度の圧力上昇を測定した. 次にユニット間の距離,平板間距離,温度分布,および様々な運転条件における圧力上昇の依存性を知るために,モンテカルロ直接シミュレーションによる数値実験をおこなった.それによると,系の希薄度を表すパラメータであるKnudsen数が0.1程度のときに最大の圧力上昇度が得られることなどを明らかにした.今後は,上記した基礎実験,および数値実験による知見をもとにして,常圧下における熱遷移流を利用したコンプレッサーを試作する予定である.
- 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 萌芽研究, 神戸大学, 2002年 - 2003年格子ボルツマン法による界面活性物質の流体摩擦抵抗減メカニズムの解明差分格子ボルツマン法での計算では、層流計算において見かけ上の粘性係数が変化するSIS 現象を再現することができた。2次元クエット流れに、界面活性剤の棒状ミセルのモデルとして、自由な変形を許すひも状の物体を潜入し壁面に働く平均の努断応力を求めた。それにより、あるレベルまで剪断が強くなると剪断応力が急増し、見かけ上の粘性係数が増加する現象がみられた。それ以上剪断が強くなると、ミセル表面で液の滑りが生じ、見かけ上の粘性係数は減少に転じることも確認された。一方、乱流の直接計算では2次元及び3次元等方性乱流のシミュレーションを行った。2次元計算ではエネルギースペクトルが時間によって-3乗則および-4乗側と変化する。また逆カスケード現象もとらえられた。3次元では-5/3乗側の成立する領域が存在することが確認できた。また実験や、他の計算との比較も良好であった。サブグリッドモデルを組み込んだ計算では、チャネル流れ正方形物体周りの流れも、満足のいく結果が得られた。 2次元クエット乱流に、界面活性物質を混入した計算では、流れ方向の乱れはそれほど抑えられていないが、流れに垂直な方向の乱れは大きく抑制され、実験により得られている結果を再現した。 実験では、水の場合にレイノルズ数Re=14000まで層流を維持できる管路の助走区間にリング状突起物を設置して強制的に乱れを与え,遷移の初期段階で断続的に発生しはじめる乱流塊の性質や挙動に及ぼす界面活性剤添加の影響を調べた.界面活性剤としてCH_3(CH_2)_<13>N(CH_3)_3Brを用いた.LDVと参照用熱線流速計により成長速度を測定した.その結果,(1)濃度250ppm以下では界面活性剤添加の影響は現れない,(2)250ppm以上では乱流塊が発生しはじめるReは濃度とともに増大するが,400ppmを越えると明確な乱流塊は発生しない,(3)300〜400ppm水溶液では遷移初期に発生しはじめる乱流塊はスラグからパフに転化する,ことがわかった.
- 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(B), 神戸大学, 2001年 - 2003年水蒸気を直接の駆動源とする船舶推進装置の性能向上に関する研究高速度カメラによりノズル内流れを観測し、これまで考えていた気泡と水が混合した流れではなく、気相と液層が分離した流れであり、高圧空気の噴出部下流の気液界面に大きな振幅をもつ波が現れる。この波の頂部がノズル上面に近付くことにより空気の流路が遮断され、その上流部の圧力が増加し、水を下流へと加速する構造が明らかとなった。この流れの条件は、圧力の上昇のタイミングが早すぎる事によるが、運転条件の適正化に対する指針が得られた。もっとも極端な場合として、高圧空気を断続的に噴出する方法であるが、この場合ノズルの推力自体は連続的に噴出する場合よりも小さいが、空気の噴出時間をベースに換算し直すと、その推力が増加することがわかった。 ノズル内の圧力分布の履歴を測定し,上記ノズル内流れの構造を確認した.すなわち,ノズル内の界面に現れる波の前方は圧力が高い.しかし詳細な測定では波直前の位置でもっとも高く,それより上流では圧力が下がっていることが確認された. これらのことからノズル内での水の加速は,乱流混合に依るのではなく,空気により直接水塊を加速しており,損失の少ないメカニズムであると考えられる. 数値シミュレーションにおいては、2種類の粒子を用いた差分格子ボルツマンモデルにより、ノズル内2相流れを計算した。その結果噴出した気相と液層の界面に、観測で得られた波動が生じ下流へと流れていくことが確認された。またノズル内の圧力変動は、この波動と連動しているようであるが、必ずしもそれらの相関はすべての場合に対して高くはない。この事実は実験的に検証が必要である。ただ波の形成に同期して、噴出気流の揺動がみられることなど、流れ場全体として定性的には実験結果と良い一致を示し、計算によるシミュレーションを注意深く調べることにより、ノズル内流れの知見を得ることが可能であることがわかった。また気液の密度比は約800であり,この大きな密度比に対応するモデルの駆逐を試みた.現時点では単相において30倍程度の密度変化を実現することができた.圧縮性流体の安定でかつ比熱比を多原子気体にまで拡張しうるモデルの提案を行った.