Updated on 2025/03/27

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TSUJI, Yoshiyuki
 
Organization
Graduate School of Engineering Energy Engineering 3 Professor
Graduate School
Graduate School of Engineering
Undergraduate School
School of Engineering Energy Science and Engineering
Title
Professor
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メールアドレス
Homepage
http://www.ees.nagoya-u.ac.jp/~web_dai2/index.htm

Degree 1

  1. 工学博士

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Research Interests 3

  1. Quantum turbulence

  2. Energy Engineering Science

  3. Fluid Engineering

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Research Areas 2

  1. Others / Others  / Heat Engineering

  2. Others / Others  / Fluid Mechanics

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Current Research Project and SDGs 3

  1. Universal scaling in High Reynolds number Turbulence

  2. Quantum turbulence

  3. 省エネルギーと流動抵抗軽減に向けた乱流構造の制御

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Research History 2

  1. 名古屋大学工学研究科助教授

    1999.7

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    Country：Japan

  2. 名古屋大学工学研究科助手

    1993.4 - 1999.6

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    Country：Japan

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Education 1

  1. Nagoya University   Graduate School, Division of Engineering   Mechanical Engineering

    - 1993

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    Country： Japan

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Professional Memberships 3

  1. 日本流体力学会

  2. 日本物理学会

  3. 日本機械学会

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Awards 4

  1. 日本機械学会論文賞

    2021.4   日本機械学会  

  2. 日本機械学会論文賞

    2017.4   日本機械学会   高レイノルズ数円管流における平均速度分布型に関する実験的研究

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    Award type：Honored in official journal of a scientific society, scientific journal  Country：Japan

  3. 日本流体力学会　竜門賞

    2003.8  

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    Country：Japan

  4. 日本機械学会賞研究奨励賞

    1993  

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    Country：Japan

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Papers 111

  1. Characteristics of shear stress fluctuations in polymer solutions and their relation to turbulent structures in channel flows

    Wang, Y; Tsuji, Y

    PHYSICS OF FLUIDS   Vol. 36 ( 10 )   2024.10

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  2. Spectrum Analysis and Statistical Characteristics of Three Velocity Components in Pipe Flow at High Reynolds Number

    Ono, M; Furuichi, N; Tsuji, Y

    PROGRESS IN TURBULENCE X, ITI CONFERENCE ON TURBULENCE 2023   Vol. 404   page： 89 - 94   2024

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  3. Reynolds number dependence of turbulent kinetic energy and energy balance of 3-component turbulence intensity in a pipe flow

    Ono, M; Furuichi, N; Tsuji, Y

    JOURNAL OF FLUID MECHANICS   Vol. 975   2023.11

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  4. Reynolds number dependence of turbulent kinetic energy and energy balance of 3-component turbulence intensity in a pipe flow Invited Reviewed

    M. Ono, N. Furuichi, Y. Tsuji

    Journal of Fluid Mechanics   Vol. 975   page： A9   2023.11

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    Authorship：Last author   Language：English   Publishing type：Research paper (scientific journal)  

    DOI： https://doi.org/10.1017/jfm.2023.842

  5. Taylor's frozen hypothesis of the pressure fluctuations in turbulent channel flow at high Reynolds numbers

    Mehrez, A; Yamamoto, Y; Tsuji, Y

    JOURNAL OF FLUID MECHANICS   Vol. 972   2023.9

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Presentations 13

  1. 量子流体乱流のスペクトル

    吉田　恭、三浦英昭、辻　義之

    京大 数理解析研究所 共同研究 (公開型)、「乱流の普遍性：空間次元依存性」  2021.3.8 

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    Event date： 2021.3

    Language：Japanese   Presentation type：Oral presentation (general)  

  2. T字管合流部における流れ加速型腐食に関する物質輸送のLES

    小林 篤史，恒吉 達矢，辻 義之

    第34回　数値流体シンポジウム（CFD34）  2020.12.23 

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    Event date： 2020.12

    Language：Japanese  

  3. 機械学習による発達乱流場における速度欠損データの予測手法の確立

    櫻井 雄基，恒吉 達矢，辻 義之

    日本原子力学会中部支部 第 52 回研究発表会  2020.12.17 

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    Event date： 2020.12

    Language：Japanese   Presentation type：Oral presentation (general)  

  4. 流れ加速型腐食による配管減肉予測のための電気化学的計測手法を用いた物質伝達計測に関する研究

    髙垣 連、恒吉 達矢、辻 義之

    日本原子力学会中部支部 第 52 回研究発表会  2020.12.18 

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    Event date： 2020.12

    Language：Japanese   Presentation type：Oral presentation (general)  

  5. 一様等方乱流場に局在する流れの PIV 計測

    小栗 功聖，恒吉 達矢，辻 義之

    日本原子力学会中部支部 第 52 回研究発表会  2020.12.17 

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    Event date： 2020.12

    Language：Japanese   Presentation type：Oral presentation (general)  

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KAKENHI (Grants-in-Aid for Scientific Research) 19

  1. 放射線を用いた量子乱流場の可視化法の開発

    Grant number：22K18768  2022.6 - 2024.3

    科学研究費助成事業  挑戦的研究(萌芽)

    辻 義之

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    Authorship：Principal investigator 

    Grant amount：\6370000 （ Direct Cost: \4900000 、 Indirect Cost：\1470000 ）

    量子乱流場は、超流動と常流動成分が混在する複雑乱流場である。常流動成分は水や空気の流れと同様に粘性乱流としてふるまい、乱流中には微細な渦構造(乱流渦)が存在する。一方、超流動成分中にも量子渦と呼ばれる旋回を伴う渦構造が存在する。本研究では、新たな可視化粒子としてヘリウムエキシマを用いる。エキシマはヘリウム原子に電子を衝突させることで電荷を持たせ、別のヘリウム原子と結合した状態である。エキシマの生成には放射線（中性子、ガンマ線）及びプラズマ発光を利用する。エキシマによる流動場可視化と量子渦の運動を定量化することで複雑乱流の新たな知見を得ることを目的とする。

  2. Establishment of scaling law for wall-bounded turbulence based on dissipation rate measurement

    Grant number：22H01404  2022.4 - 2025.3

    Grants-in-Aid for Scientific Research  Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

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    Authorship：Coinvestigator(s) 

  3. A Study on Turbulent Frictional Resistance Reduction Method by Suppressing Turbulent Fluctuation Using Acoustic Streaming Radiation

    Grant number：20H02379  2020.4 - 2023.3

    Grants-in-Aid for Scientific Research  Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

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    Authorship：Coinvestigator(s)  Grant type：Competitive

    （ Direct Cost: \450000 、 Indirect Cost：\37800 ）

  4. International collaborative research work for friction factor and universal velocity profile in high Reynolds number pipe flow

    Grant number：19KK0098  2019.10 - 2023.3

    Grants-in-Aid for Scientific Research  Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))

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    Authorship：Coinvestigator(s)  Grant type：Competitive

    （ Direct Cost: \50000 、 Indirect Cost：\42000 ）

  5. 渦運動による流体方程式の特異性と乱流の統計性の解明

    Grant number：19H00641  2019.4 - 2024.3

    科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    木村 芳文, 辻 義之, 藤原 宏志, 金田 行雄, 坂上 貴之, 松本 剛

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    Authorship：Coinvestigator(s)  Grant type：Competitive

    （ Direct Cost: \250000 ）

    流体方程式の適切性/特異性の解明は流体方程式の数値解析の理論的裏付けとして多くの分野にまたがる基礎的な問題である一方，流体の最大の未解決問題である乱流の理解と制御に決定的な役割を果たすことから数学のミレニアム問題の一つにも挙げられている大問題である．本研究課題は渦運動の視点から流体方程式の特異性とそれに関わる乱流の統計性の問題を戦略的に研究することを目的としており，理論・モデル解析と大規模数値解析を融合させることによってこれまでの特異点探索における困難を克服し，乱流の解明と制御への筋道をつけるとともにミレニアム問題の解決に導くブレークスルーの達成を目指している．
    流体方程式の適切性/特異性の解明は流体方程式の数値解析の理論的裏付けとして多くの分野にまたがる基礎的な問題である一方，流体の最大の未解決問題である乱流の理解と制御に決定的な役割を果たすことから数学のミレニアム問題の一つにも挙げられている大問題である．本研究課題は 渦運動の視点から流体方程式の特異性とそれに関わる乱流の統計性の問題を戦略的に研究することを目的としている．学術的な「問い」として（１）流体方程式の特異性を正確に捉えるための方法論，（２）乱流中の渦フィラメントの安定化問題，（３）渦リコネクションにおける特異点の正則化問題，（４）渦フィラメントの特異性と乱流の統計性の問題，（５）渦フィラメントの相互作用についてのリモートセンシングを掲げ， 理論・モデル解析と大規模数値解析を融合させることによってこれまでの特異点探索における困難を克服し，これらの「問い」に答えることを目的とし．この解決によって乱流の解明と制御への筋道をつけるとともにミレニアム問題の解決に導くブレークスルーの達成を目指している．
    本年度は初年度として古典流体における渦リコネクションの問題を推進した． 木村はMoffatt & Kimura (2019a, b)で得られた結果と比較するためにkIda, Takaoka, Hussain (1984) の手法を用いてガウシアン型のコアを持つ２つの傾いた渦輪を対称に配置した初期条件に対してNavier-Stokes方程式の直接数値計算(DNS)を実行した．計算は名古屋大学情報基盤センターのスーパーコンピュータ（FX100)を用いて1024^3の格子点を用いて計算を行った．結果としてDNSでは２つの渦輪の最近接点における曲率が成長せず，最大渦度がオーバーシュートできないことが観測された．この結果は途中経過としてシアトルで開催されたアメリカ物理学会で発表された．
    前述のように昨年度の研究はMoffatt & Kimura (2019a,b)で得られた結果のDNSによる検証が一つの重要な課題であり，名古屋大学情報基盤センターのスーパーコンピュータ（FX100)使用による大規模数値シミュレーションの実施とそのデータ解析と理論との比較が研究代表者の主な業績であった．最大渦度の発展が力学系による予測とDNSで大きく異なることは，新たな研究のテーマを与える重要な観察であると考える．DNSで渦管に沿っての曲率が発展しないことはそれが渦輪の最近接点付近のメッシュ数の欠乏に拠るものなのか，それともMoffatt & Kimura (2019a,b)の力学系モデルとは異なる物理的な条件に拠るものなのかは現在のところ不明であるが今後それを明らかにすることは今後の大きな問題である．
    研究分担者の藤原は博士後期課程の院生との共同研究でプログラムの並列化と厳密化によりKimura & Moffatt (2018)の捻れた渦輪におけるBiot-Savart モデルによる特異性の結果を検証するとともにさらに精度を上げる成果を上げつつある．以上、全体としてほぼ目的を達成することができ計画は順調に進展していると言える。
    これまでの成果を踏まえて、以下の研究を推進し、結果をまとめていく。（１）大規模数値解析の実施：名古屋大学情報基盤センターにおいて令和２年度に新たに導入され7月より稼働するスーパーコンピュータ（FUJITSU PRIMEHPC FX1000)を用いて対称な２つの傾いた渦輪を初期条件とするNavier-Stokes方程式の直接数値計算(DNS)を行い，力学系による予想とDNSとの違いについて考察を行う．（２）分担者の藤原と共同し，Biot-Savartモデルの数値解析の改良を行い，セグメントの長さを渦度の伸長の度合いによって調整できるような数値解析法を導入し，より精密な特異性の解析を可能にする．（３）分担者の金田との共同研究の一環としてNavier-Stokes方程式のDNSコードの改良を行い，渦度の大きさに応じてのアダプティブなメッシュ間隔が実現できるようなスキームの構築を目指し，力学系モデルとDNSの結果の乖離の原因を追究する．（４）Moffatt & Kimura (2019a,b)の力学系の解に対応して２つの傾渦輪がリコネクション時に生成する渦音の音圧をLighthill の理論をもとに考察する．力学系の考察では渦度の時間発展はリコネクション時近傍で非常に特異的になり，大きな渦音が生成されることが予想できる．

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Teaching Experience (On-campus) 3

  1. Foundations of Mechanics I

    2011

  2. 統計力学Ａ，Ｂ

    2001

  3. エネルギーシステム工学基礎

    2001

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