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AIP Conf. Proc.

AIP Conference Proceedings(米国物理学会国際会議論文集)に、以下の2編が採択されました。

  • Kanagawa T., “Nonlinear Schr\”odinger Equation for a Fast Pressure Propagation in Bubbly Liquids,” AIP Conference Proceedings (2017), accepted and to appear
  • Taira, H. and Kanagawa T., “Cavitation Bubble Dynamics Based on Keller Equation in Human Joint,” AIP Conference Proceedings (2017), accepted and to appear

8月9日ゼミ日誌

本日の食事会では、つくば駅最寄キュートのフードコートで各々好きなものを食べることになったが、結局全員が丸〇正麺となった。恥ずかしながら、初の丸〇正麺であったが、噂通りのコスパの良さだった。帰りにハーゲンダッツをごちそうになったが、これは、金川先生が駐車券の押印忘れに気づいたからかもしれない。
ゼミでは、各々研究の進捗を報告した。長波長帯・短波長帯のいずれにおいても、パラメータのオーダをどのように仮定するべきか、改めて議論した。短波長帯では具体的な大きさを仮決定することができたが、長波長帯では代表速度として、位相速度か群速度を選ぶかに応じて、その大きさが著しく変わるため、ひとまずは仮定を置くことなく一般化した表現を用いることにした。これに関連し、定式化の上での具体的表現と抽象的表現の使い分けの重要性にも議論が及んだ。
その議論をもとに、分散と散逸の両性質が、いつ、どこで、どのように現れるのかに主眼をおき、今後の研究の方針について話し合った。各自、仮設定したオーダーを基に、気泡力学の方程式の第一次近似の導出を行うことが課された(文責:ノーラン)。

8月4日ゼミ日誌

本日のゼミでは、前半に、第2次近似O(ε^2)の計算から導かれる R_2 に関する非同次方程式を確認し、その可解条件から永年項の抑制条件を得ること、そして、その可解条件からKdV方程式が導かれることを確認した。また、気泡流のKdV方程式の各項の係数の特徴を概観し、グラフと照らし合わせながら、各係数の符号について議論した。しかし、可解条件に対する理解は完全とはいえず、現時点では、天下りに受け入れることとした。
後半では、初期条件としての気相および液相の圧力のオーダを深く議論した。同時に、表面張力が効く気泡径を調べた。無次元化された初期液相圧力を、εのべきに一般性を持たせるべく定義し、Young-Laplaceの式の無次元化の過程を注意深く確認した。多数の疑問が生じたままではあるが、一通りの解決に至ったといえる。

この結果をもとに、長波と短波のそれぞれにおいて、どのようにパラメーターのオーダを設定すれば、上手く無次元化できるのかを考察し、両波長帯において適したオーダの一案を見出すに至った。

 長期にわたる下積みの勉強を一段落させ、実際に自らパラメーターを選び、試行錯誤を繰り返しながら、近似方程式の導出へと進み始めた。両学生はそれぞれの卒業研究の第一歩を踏み出したといえる(文責:ヨシタカ)。

8月5日大学説明会

高校生向けの筑波大学(工学システム学類)説明会におきまして、金川研究室を公開します。


公開テーマ:
実験装置PC要らない研究?ー工学部だからこそできる「流体力学」の神秘へと誘う物理数学ー

7月28日ゼミ日誌

 定例食事会として、指導教員が通い詰めている某ラーメン店に連れてゆかれた。まだ比較的新しい店のようで、店内もきれいで店員さん方も明るく朗らかで、雰囲気はとても良かった。ラーメンもさっぱりとおいしく、学生両名が追加で頼んだ替え玉にはたれもついており、また違った味を楽しむことができた。本日は自腹であった。
 ゼミでは、KdV方程式の導出のフォローの続きを行った。前回、線形波動方程式から右向き進行波のみを記述する1階方程式を導いたが、この変数変換の過程を注意深く確認した。また、従属変数群の1次変動の全てが φ_0 =x_0 – t_0 のみの1変数関数であることを示し、気相・液相の質量および運動量の保存式とKellerの式について、第二次近似O(ε^2)の結果の確認を行った。非同次項が正しく導かれているのかの検算に力を注いだ。あやふやに残した部分は、2階線形波動方程式から1階右向き進行波の線形波動方程式を抽出するための変数変換、また、位相速度と群速度の違いである。
 次週までの研究の指針として、パラメータスケーリングの大きさを仮定し、実際に試行計算をするよう指示ながされた(文責:ノーラン)。

7月20日ゼミ日誌

 4年生が履修中の「卒業研究A」研究計画書を、金川先生に添削していただいた。既知の事実を述べる際には必ず出典をつけるという文献引用の重要性や、数字と単位の間にはスペースを空けることなど、計画書の内容以外にも、科学技術系の文書作成上の細かな注意点やルールを学んだ。
 輪講においては、気相・液相の質量および運動量の保存式、Kellerの式の計5本の非線形偏微分方程式系に、従属変数の摂動展開群を代入して、最低次すなわちO(ε)の方程式系をそれぞれ導出する過程を確認した。とくに、波の分散や散逸といった重要な性質の起源となるKellerの式に関しては、各項の線形近似を数学的に厳密に実行すると同時に、各項の物理的意味の正確な把握に努めた。
 研究計画書の修正、および、O(ε)のKellerの式の導出過程の再確認が、課題として与えられた(文責:ヨシタカ)。

熱力学I追試験問題

正当な理由で、期末定期試験を受験できなかった公欠者対象に、追試験を実施しました。一定数の再履修確定者への参考情報として、試験問題を掲載します。言うまでもなく、これを公開するということは、全く同一の問題は出ないという意味であって、次年度以降も試験問題は目まぐるしく移り変わります

170719熱力学1追試験問題

7月12日ゼミ日誌

ゼミ開始前に、2週に一度の定期食事会として、イタリアンの某店を訪問した。ランチセット(前菜付)で、ピザ2枚およびパスタ1皿が提供され、これらを3名で取り分けた。味には満足したが、少々量が多かった。
ゼミでは、気泡の球対称膨張・収縮運動を記述するRayleigh–Plesset式の導出の概要について説明がなされた。同時に、気泡周囲液体の圧縮性を取り込む操作、および、単一気泡力学の方程式を気泡流へと拡張するにあたり気泡半径を時間と空間座標の2変数関数とみなすという重要な仮定を学んだ。つづく輪講では、気泡流中の圧力波の弱非線形伝播を記述するKdV方程式を導くための多様な仮定やパラメータの設定の概要を学んだ。最後に、二流体モデルに基づく気相の質量保存則に、従属変数の摂動展開や微分展開法を代入し、実際に、第1次近似としての線形化を行った。同様の線形化を残る偏微分方程式系にも適用すること、および、卒業研究Aの計画書の完成が、次週までの課題として提示された(文責:ノーラン)。

7月7日ゼミ日誌

多重尺度法に基づいた微分演算子の表現方法(微分展開法)、および、従属変数の摂動展開を学んだ。とくに、液相の圧力変動を表現するにあたり、液相の密度の摂動展開に任意定数を含め、それを液相の状態方程式に代入することで、液相の圧力と密度の一意の表現を導いた。この過程で、流体力学と熱力学それぞれの大前提を思い返し、流体力学で熱力学を用いるとは何を意味するのか、気泡流における液相非圧縮性極限とは何か、音響放射とは何か、さらに、非圧縮性流れと圧縮性流れの解法に潜む決定的な差異を復習した(文責:ヨシタカ)。

飲み会

4年生の大学院入試の打ち上げを行いました(7月4日@あじ彩)。

研究室日誌6/30

本日のゼミでは、気泡流中のKdV方程式の導出の概要について金川先生からの説明がなされ、その中で、今後の卒業研究で問題点そして大きな壁になりうることを学んだ。研究室配属後3か月のまとめを兼ねた話がなされた。当研究室では基礎研究に主眼をおいているが、それだけを見据えるのではなく、実験的検証研究の重要性、基礎研究が工学の場でいかなる役割を担うべきか、具体的な応用先を見出す重要性などを学んだ(文責:ノーラン)。

2017応用数学(前半:Fourier解析)講義資料

2017年4月19日から6月7日まで、応用数学(前半:Fourier解析)を担当しました。配布資料を掲載します。


講義資料

小テスト1(平均93点/100点)

小テスト2(平均95点/100点)

小テスト3(平均94点/100点)

小テスト4(平均79点/100点)

小テスト5(平均70点/100点)

小テスト6(平均121点/150点(ボーナス回))

中間試験(平均64点/100点)

# 小テストに限り甘く採点しています。


後半(偏微分方程式)は松田昭博先生のご担当です。

日米二相流セミナー

日米二相流セミナー@北海道大学で、金川が以下の口頭発表を行いました。

Kanagawa, T., “An effective equation for fast propagation of pressure waves in compressible liquids containing microbubbles,” 2017 Japan-US Seminar on Two-Phase Flow Dynamics (2017.6.22).

6月14日

ゼミを行い、輪講として、気泡流の二流体モデル方程式系のうち、液相のTaitの状態方程式・気相のポリトロープ変化の状態方程式・気泡内気体の質量保存則・Young–Laplaceの式を概観しました。また、水面波の非線形波動方程式からKdV方程式が導出されること、さらに、正の分散・負の分散について学びました(文責:ヨシタカ)。

海外渡航助成

(公財)矢崎科学技術振興記念財団2017年度国際交流援助(前期)に採択されました(金川、2017年5月26日)。

専攻公開

構造エネルギー工学専攻公開において、金川研究室のポスターを掲示しました。

専攻公開

構造エネルギー工学専攻公開で、金川研のポスターを展示しました(4月22日)。

研究助成

公益財団法人日本科学協会笹川研究助成平成29年度研究奨励の会@東京に、金川が出席しました(4月21日)。

新年度

工学システム学類生向けに、金川研究室の様子を簡単に紹介します。


学会・出張関係

本年度は、国際学会への参加が多く、また、初年度のため、教員(金川)の発表ばかりです。しかしながら、次年度以降は、国内学会でも発表しますし、学生の発表を奨励します。参加に伴う旅費や参加費は全額支給します。

毎年、10月に例年開かれる「非線形波動に関する研究集会@京都大学数理解析研究所」における口頭発表は、研究室として、一つの教育目標です。また、海外における発表は、研究力のみならず、英語によるコミュニケーション能力など、さまざまな力の育成につながる考えから、積極的にサポートします。

ただし、研究では、いくら頑張っても、残念ながら、成果が得られるとは限りません。成果がなければ、もちろん、発表はできません。そもそも、研究テーマによって、相性や難易度などがありますので、勉強とは異なり、研究は平等ではありません。とはいえ、研究成果が上がらないからといって、能力がないとは限りません。

以上のような意味で、金川は、「研究室選び」や「指導教員との相性」が、極めて重要と考えています。これは、研究テーマの詳細以上に重要でしょう。

金川研は、数学を道具にして、紙とペンで研究を行います。逆に言えば、数式に嫌悪感を感じる人が、金川研で、研究を遂行することはできないでしょうし、できても楽しくはありえません(これは、決して駄目というわけではなく、もっと良い研究室がある、という意味であり、工学システム学類に相当数の先生がおられる理由も、そこにあると考えています)。

学会参加は、原則、強制はしませんが、極めて良い成果があがったときや、教育的観点から、半強制で参加を勧める場合がありえます。


* 参考例:本年度の学会参加予定(4月12日現在):

新4年生2名および金川が、福岡工業大学を訪問しました(2017年3月初旬)。

金川が、日米二相流専門家会議(Japan US Seminar on Two-Phase Flow Dynamics)@札幌に参加・発表を行います(2017年6月22日―24日)。

金川が、46TH INTERNATIONAL CONGRESS AND EXPOSITION ON NOISE CONTROL ENGINEERING TAMING NOISE AND MOVING QUIET@香港に参加・発表を行います(2017年8月)。

金川が、日韓熱流体合同会議(TFEC9)@沖縄に参加・発表を行います(2017年10月)。


* 講義関係:熱力学I、および、応用数学(前半:6月7日の中間試験まで)を担当します。

金川研スタートアップ

新4年生2名と学生居室の大掃除を行いました。

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