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作者アーカイブ: admin

科研費採択

以下の課題が、日本学術振興会・学術研究助成基金助成金・基盤研究(C)に採択されました(研究代表者:金川)

「キャビテーションの弱非線形効果を利用した水中高速音響ソリトンの実現と応用」, 直接経費 3,500,000, 間接経費 1,050,000 (2018.4–2021.3)

2018年4月1日 @ 10:18

4月4日ゼミ日誌

本日のゼミでは先週のゼミ同様、M1のうち1名が卒研発表のスライドを用いて研究内容の発表をしていただき、B4が疑問点などを適宜質問することで、発表者の卒業研究の大枠の理解や気泡流についての確認を行った。

まずは研究の問題設定として包絡波や搬送波に関してなぜ包絡波について運動を求めるかを確認した。次に気泡の運動として膨張、収縮運動のみを考慮することやオーダという考え方について理解を深めた。その後、研究結果として得られた搬送波の複素振幅に関する方程式やNLS方程式を考察し、各項の物理的意味や基礎方程式系との関連性について学んだ。(文責:M)

3月28日ゼミ日誌

 本日のゼミでは、新M1生2名のうち1名に卒研発表会のスライドを用いて発表を行って頂き、発表中に生じた疑問点を新B4らが質問することで、研究の大枠の把握や前提として知っておくべき用語やその定義の確認を行った。
 まず気泡流中の波のうちFast modeの理論的考察を行ったということ、なぜそのような考察が要請されるかを確認した。また「なぜ“弱”非線形波が対象なのか」という疑問から、弱非線形波と強非線形波の直感的および数学的な違いを理解し、考察対象が弱非線形波となることへの疑問を解消した。さらに、分散性、群速度、位相速度について説明を受け、単相中では(原則として)波の分散性が現れないことや、分散性と群速度、位相速度の関係を確認した。その後用いた基礎方程式系や解析の手法、最終的に得られた方程式を確認した。パラメータスケーリング法などの厳密な理解までは至らなかったがそれらの手法の特徴や用いる狙いは大まかであるものの把握できたと思う。また得られた方程式が線形の場合に限って、解として正弦波解を仮定することで線形分散関係が得られることが金川先生から例示された。(文責:(株)文責分析社)

専攻公開

4月21日(土)と5月6日(日)の午後、構造エネルギー工学専攻公開の一環として、金川研究室の説明を行います。金川研への配属に興味のある方の訪問を歓迎します。事前にアポイントメントがあれば、確実に面談が可能です。

過去問(熱力学I, 応用数学)

金川が2018年度春に担当する科目の過去の試験問題(小テスト、各種試験)を公開します。manabaにも同内容を公開しています。manabaに相当量の情報を掲載するので、manabaだけを見ていれば問題ありません。講義受講者以外への情報提供の意味で、金川研究室HPでも講義情報の一部を掲載します。


熱力学I(工シス環境・エネ、必修、2年春AB、2単位、3A304、火曜1・2、4月17日開講)

過去問_熱力学1


応用数学(前半_Fourier解析のみ担当)(工シス環境・エネ、2年春ABC、3単位、3A402、水曜1・2、4月18日開講;応用数学(知的・機能、2年秋)とは異なるので注意のこと)

過去問_応用数学前半

学位記授与式

当研究室第1期生の4年生2名が、学士(工学)の学位を授与されました。

圷 亮輔が、工学システム学類長表彰(*)を受賞しました。


(*)当該学類において、学業成績が首席に相当する者に与えられる顕彰

21st ISNA

非線形音響学に関する国際会議:ISNA (Santa Fe, New Mexico, USA; July 8-13, 2018) において、金川研究室より、2件の口頭発表を行う予定です。


Yoshimoto, T. and Kanagawa, T., “Quasi-Monochromatic Weakly Nonlinear Waves of High Frequency Exceeding Eigenfrequency of Bubble Oscillations in Compressible Liquid Containing Microbubbles,” 21st International Symposium on Nonlinear Acoustics (2018.7), submitted

Akutsu, R., Kanagawa, T. and Uchiyama, Y., “Multiple-Scales Analysis on High Speed and High Frequency Pressure Waves Induced by Liquid Compressibility in Bubbly Liquids,” 21st International Symposium on Nonlinear Acoustics (2018.7), submitted

[3/19_1400_3A402]連続体力学勉強会

工学システム学類生向け:
時空間を扱えない熱力学を、 時空間を記述する固体力学・流体力学と結びつけることを目的として、以下の勉強会を5~10回ほど行います。 本勉強会の情報は、以後、manabaにて連絡しますので、 参加希望者は、金川宛連絡ください。 情報を受け取りたいだけの方や、様子見の方でも結構です。

◆ 実施予定日(各回2時間程度を想定):
3月
19日(月)14:00-17:00
20日(火)14:00-17:00
22日(木)14:00-17:00 3L201
26日(月)14:00-17:00
27日(火)14:00-17:00
28日(水)14:00-17:00
29日(木)14:00-17:00
30日(金)14:00-17:00

注意:
# 22日以外は全て「3A402」教室
# 3時間通して行う可能性は低いです。各回90分程度で止める予定です
# 一部の日程は、キャンセルの可能性がありますが、上記8日程以外に増えることはありません

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「連続体力学から流体と弾性体の力学へ」

【概要】
連続体とは、質量と体積を有し、その「変形」が議論の主体となる意味において、1年次で学んだ「質点」や「剛体」よりも発展的かつ実用的な力学の概念である。設計や開発の現場でも、固体・液体・気体の区別なく、連続体の力学が主役を演じている。
ここでは、流体の力学と、固体の力学(材料力学など)を、別々に学ぶのではなく、「連続体力学」という一括りで統一的に論じた後に、固体と流体に分類する立場をとる。すると、一見遠い距離にあると思いがちな固体力学と流体力学の数式表現には、本質的差異はないことに気づく。
以下の順序で、ゆっくりと講述する。事実、昨年度も同種の勉強会を計7回ほど実施したが、(2)の途中までしか進めなかった。

(1)基礎方程式系:
連続体の運動は、Newton力学の基本法則である、質量・運動量・エネルギーの保存則にしたがう。これらを偏微分方程式の形で表現したものを基礎方程式系という。
連続体の基礎方程式系を解けば、任意の時刻と位置における変位・速度・応力・ひずみ・渦度・温度・熱流などといった連続体の全てを予測することが可能である。基礎方程式系を手計算で解くことは困難極まりないが、コンピュータシミュレーションの著しい進歩によって、基礎方程式系の近似解の多くは、計算可能となりつつある。
その意味で、人間がすべきことは、自身が着目する問題に対して、基礎方程式系(と初期条件・境界条件)を適切に立てることに集約される。ここでは、基礎方程式系の導出過程と物理的意味の理解に主眼をおく。

(2)構成式:
実は、基礎方程式系「だけ」では、連続体力学の問題の解を求めることはできない。高校物理で学ぶHookeの法則のような「構成式(経験則)」、すなわち、応力とひずみ(やひずみ速度)の関数関係と組み合わせなければ解けない理由がある。「応力がひずみに比例」とは簡単に聞こえるし、1次元の表式の理解も容易だが、3次元かついかなる座標系にも適用可能な構成式を導いて、さらに、それを(1)と組み合わせることは、独習困難である。
構成式とは、基礎方程式系とは異なり、連続体の種類に依存する(固体と流体ではもちろん異なるし、同じ液体であっても、ねばねばの血液とさらさらの水では異なる)。したがって、構成式の全てを把握することは不可能であるし、必要に迫られた際に調べるべきものともいえるだろう。ここでは、流体の代表例としてのNewton流体(線形粘性流体)と、固体の代表例としてのHooke弾性体(線形弾性体)を取り上げ、これらの構成式を導き、Newton流体とHooke弾性体の類似性に言及する。Newton流体の守備範囲は広く、われわれの身の回りの水や空気など広範を包含する。
応力とひずみはテンソル量であって、テンソル解析やベクトル解析などの道具を多用するが、その数学は適宜補完する。

(3)流体力学:
上記1と2より、流体力学の基礎方程式系(Navier-Stokes方程式系)を導いて、つぎの初等的な流れに対する解を求める:
・一方向の流れ(Couette流、Poiseuille流など)
・渦、境界層、ポテンシャル流
・波動(音波と衝撃波、水面波など)

(4)弾性体の力学:
1と2から、弾性体の変位を記述する運動方程式を導き、それに即して、静力学・動力学に対する基礎的な問題を解く:
・静力学(曲げ、ねじり、座屈)
・動力学(P波とS波、弾性波、表面波)

* 予備知識:
Newtonの運動の三法則(慣性、運動、作用・反作用の三法則)だけを知っておればよい。なお、流体力学と材料力学を履修しておれば、本勉強会とは見方が異なることに気づき、それによって理解も進むはずだが、より一般的な「連続体力学」という立場から新しく知識を構築するため、前提要件ではない。

* 数学的道具:
偏微分方程式、ベクトル・テンソル解析を多用するが、偏微分方程式以外は未習であるので、勉強会内で適宜補う。原則、偏微分方程式も補う。

* レベル:学類2年生以上を想定。

* 進め方:原則、全て板書。参考書を随時提示。人数にもよるが、一方通行講義形式。

* 補講ではない。単位は出ない。

internoise 2018@Chicago

Internoise 2018 (Chicago, IL, USA; August 26-29, 2018) にて、金川が、以下の2件の講演を行う予定です:


  • Kanagawa, T. and Yoshimoto T., “High Speed and Weakly Nonlinear Propagation of Quasi-Monochromatic Acoustic Waves in Bubbly Liquids”
  • Taira, H. and Kanagawa, T., “Numerical Simulation on Bubble Dynamics Incorporating Liquid Compressibility in a Human Joint,”

卒論発表会・打ち上げ兼新歓

新B4に卒論発表会の感想と打ち上げ兼新歓の感想を書いてもらいました。


現4年生の卒論発表を来年金川研究室に配属予定の現3年生である私と同期で聞きに行った。率直の感想としては卒論の内容がとても難しく、来年の同時期に私たちも同じような卒論発表をすることができるのかどうかとても不安を感じた。しかし、私たちも先輩二人のような立派な卒論発表が1年後にできるように頑張ろうというモチベーションを得ることもでき、今後が楽しみにもなった。(文責:M)


2/16に卒論発表会の打ち上げ会、兼新4年生の歓迎会を行った.お店は鹿児島の地鶏料理がメインで、炭火焼きやお鍋、その〆の雑炊などに一同舌鼓を打った.会は和気藹々とした雰囲気で進み、始めは緊張気味だった3年生らも先生や先輩方と卒研の話や1年次の思い出話などで盛り上がり、金川研の雰囲気に打ち解けることができたのではないかと思う.デザートのプリンを食べ終えると、4年生の発表会成功を祝うプレートが用意されるという粋なはからいがあり、全員で記念撮影を行ったのち、会はお開きとなった.(文責:(株)文責分析社)


卒業論文発表会の打ち上げ、兼、新4年生の歓迎会を行いました(2月16日@塚田農場@クレオスクエア)

金川研究室は、研究や勉学への曖昧な態度は許容しないかわりに、研究進捗や日常生活は学生の意思を尊重していますが、総勢5名となったことで、ある程度は賑やかになり、研究以外の面において盛り上がることに期待しています。初年度は、金川が飲み会の全てを企画しましたが、以後は金川からは何も提案しないつもりです(金川)

2018年度卒業論文発表

2018年2月16日(金)9:15‐10:15@3A415教室

工学システム学類卒業論文発表会「環境エネ4-1セッション」で金川研究室から2名が発表しました:

“気泡を含む液体の圧縮性が招く超高速超音波の多重尺度解析”

“気泡を含む圧縮性液体中における高速圧力波の準単色伝播を記述する非線形方程式の導出”


自由聴講可だが、途中入退室は禁じられているので、聴講を希望する工学システム学類生は、9:15までに入室し、10:15まで途中退室しないこと。 2018年1月27日 @ 12:53記

2018年度担当講義(予定)

  • フレッシュマン・セミナー(5クラス)、3A214、春AB、1単位、月5、必修
  • 熱力学I、金川哲也(全担当)、3A304、春AB、2単位、火1・2(4/17開講)、必修、教科書不要
  • 応用数学、金川哲也(前半:Fourier解析)・松田昭博(後半:偏微分方程式)、3A402、春ABC、3単位、水1・2(4/18開講)、教科書不要
  • 熱力学II、金子暁子、金川哲也、3A202、秋AB、1単位、金2(10/5開講)、必修、教科書不要
  • 環境開発工学応用実験・エネルギー工学応用実験(飛行船実験を分担担当)、亀田敏弘・横田 茂・金川哲也(世話人)、3A202(競技室)&3A203(講義・製作室)、秋ABC、3単位、金3,4,5,6(10/5開講)、必修

総合科目(筑波大学)

  • わかりやすい生活密着工学技術、羽田野祐子、3A202、春AB、1単位、月1、4月23日の1コマ担当
  • 近未来工学技術、鈴木健嗣・松島亘志、3A207、春AB、1単位、月1、5月14日の1コマ担当

大学院システム情報工学研究科構造エネルギー工学専攻

  • 混相流工学(専門科目-熱流体・エネルギー工学分野)、文字秀明・金子暁子・金川哲也(気泡力学と波動を分担担当)、秋AB、2単位、水3・4、3A304
  • 構造エネルギー工学・前期特別研究I, II, 前期特別演習I, II, 後期特別研究、後期特別演習

研究室名変更

「理論流体研究室」に改称しました。その時々の興味・テーマ・語感などに応じて、今後も研究室名を変更する予定ですが、「金川研究室」以上ではないので、深い意味はありません。

新B4研究室配属

1月31日終了の第一次希望調査の結果、金川研究室に、新B4が2名配属されました(定員2名)

2018年度国内学会

混相流シンポジウム2018(8月8日~10日@東北大)で以下の講演を行う予定:

慶本天謹, ⾦川哲也, “⽔中⾳速を超えて気泡液体中を伝わる⾼周波の圧⼒波の⾮線形変調”


以下の国内学会において、金川研究室より、研究発表を行う予定です(未確定多数):

  • 日本バイオレオロジー学会年会、6月@名古屋、金川?
  • 日本物理教育学会、8月@高松、金川?
  • 日本流体力学会年会、9月@大阪、
  • 日本物理学会、9月@岐阜、金川
  • RIMS(非線形波動に関する研究集会)、10月@京都、
  • キャビテーションに関するシンポジウム、10月@札幌、金川
  • 日本機械学会流体工学部門講演会、11月@室蘭、
  • 日本機械学会バイオエンジニアリング講演会、12月@郡山、金川?

国際会議

以下の国際会議で、金川研究室より、国際会議論文発表を行います。


  • CAV2018 (10th International Symposium on Cavitation; Baltimore, ML, USA; May 14-16, 2018) “An effect of liquid compressibility on acoustic wave propagation in bubbly liquids” [キャビテーションに関する国際会議]
  • 21th ISNA (International Symposium on Nonlinear Acoustics; Santa Fe, New Mexico, USA; July 8-13, 2018), ready to be submitted [非線形音響学に関する国際会議]
  • Internoise 2018 (Chicago, IL, USA; August 26-29, 2018) “High Speed and Finite Amplitude Propagation of Pressure Waves in Bubbly Liquids”
  • Numerical Simulation on Bubble Dynamics Incorporating Liquid Compressibility in a Human Joint

大学分野別模擬講義

東京都立青山高等学校で、模擬講義「工学系進学への誘い~機械工学から生体医療工学まで~」を行いました(2017年12月21日、金川)。

数値流体力学シンポジウム

山本研究室との共同研究成果を発表しました。


松浦大志, 金川哲也, 山本享輔, “Wavelet Taylor Galerkin法による移流方程式の数値シミュレーション,” 第31回数値流体力学シンポジウム (2017.12.13).

ゼミ日誌

 11月21日のゼミでは,まず,輪講を行った.衝撃波管を用いた実験的先行研究として,気泡流中の衝撃波が招く気泡の挙動や分裂への理解を深めた.研究進捗報告では,両学生が遠方場について行った計算の結果を検討・考察した.導かれた非同次波動方程式は,slow modeと概ね同じ形となっており,結果に大きな矛盾は見られなかった.ただし,計算量が近傍場と比べて増えた結果,第二次近似の計算において,ミスがいくつか散見されたため,注意深く確認・修正する必要がある.得られた非同次波動方程式の非同次項を整理し,さらなる考察を重ねることが課せられた.
 また,少々早いように思われるが,昨日,駅前の禁煙居酒屋で金川研究室の忘年会を行った.店のオススメである刺身の盛り合わせやレンコンの天ぷら,金川先生が好物とボソッと放った牡蠣フライなどを注文したが,いずれも大変美味しかった.(文責:ヨシタカ)

2017年度熱力学II

11月20日追記:資料、試験問題などを掲載


平成29年度 工学システム学類開設 熱力学II [必修(環境・エネ)、秋AB、金曜2限(10/6開講)、3A202教室、1単位]

前半(金川担当:50%)← 平均点は 79.66 点 であった

講義資料pdf

10月 6日(金):アンケート: 2%
10月13日(金):小テスト1: 8% ← 平均92点/100点
10月20日(金):小テスト2:10% ← 平均90点/100点
10月27日(金):小テスト3:10% ← 平均74点/100点
11月 1日(水):小テスト4:10% ← 平均71点/100点
11月10日(金):中間試験: 60% ← 平均77点/100点

後半(11月17日以降、金子暁子先生ご担当:50%)

=> 前半と後半の総和のうち、60%以上の場合に限り、単位取得が可能

(注)11月1日(水):金曜講義日(注意!!)
(注)11月3日(金):学園祭による休講日
(注)小テストは、講義の冒頭(10:10問題配布)に持込不可で実施します。
(注)「講義時間中にどれだけ理解できたか」ではなく、「いかにきちんと復習したか」だけで評価します。理解度を最も客観的に評価可能な試験(小テスト・中間試験)の得点だけで評価します。

<参考> 2014~16年度に金川が出題した小テストと試験問題:

1710_熱力学II_過去の試験問題_金川出題分