Ibaraki University's
Graduate School of Science and Engineering (Engineering)
Department of Mechanical Engineering

Professor

TSUBOI Kazuhiro


Career

  1. Researcher, Institute of Computational Fluid Dynamics 1988/05-1994/02
  2. Researcher, Institute of Mathematical Science in Kao Corporation 1995/03-1996/03
  3. Research assistant, College of Engineering, Ibaraki university 1996/04-1998/06
  4. Lecturer (Assistant professor), College of Engineering, Ibaraki university 1998/07-2002/03
  5. Associate professor, College of Engineering, Ibaraki university 2002/04-2007/03
  6. Associate professor, College of Engineering, Ibaraki university 2007/04-2013/03/31
  7. Professor, College of Engineering, Ibaraki university 2013/04/01-Present

Academic background

  1. Osaka Prefecture University Faculty of Engineering Aeronautics 1983/03 Graduated
  2. The University of Tokyo Graduate School, Division of Engineering Aeronautics Master course 1985/03 Completed

Academic degrees

  1. Master degree of Engineering The University of Tokyo 1985/03/29
  2. Doctoral degree of Engineering The University of Tokyo 1993/11/11

Research Areas

  1. Fundamental Engineering
  2. Fluid Dynamics
  3. Applied Physics

Research keywords

  1. Fluid dynamics
  2. Computational fluid dynamics
  3. Unsteady aerodynamic force
  4. Aerodynamics in sports

Subject of research

  1. 加速運動する物体に働く非定常流体力の計測と解明 2013/04-Present
  2. Mathematical investigation on projection problems in sprot Theoretical investigation of the maximum projection angle in sports is performed. A projection model with the effect of run-up is proposed, and it makes possible to derive the optimum angles for takeoff in long jump and shot release in shot put. The maximum angle for a projectile under drag and lift is also investigated theoretically. 2007/04-Present
  3. Development of computational algorithm for the incompressible Navier-Stokes equation with optimization approach 対流項を回転形で表わした非圧縮性Navier-Stokes方程式が現代制御理論における状態方程式を形式的に対応することに着目して,現代制御理論に基づく流体方程式の計算法構築を試みている. 2005/04-Present
  4. Mathematical investigation on two-fluid equations and its application to icing simulation The prediction of the amount and the location of ice accretion on structures is attemped applying CFD to simulate icing phenomena. Modeling for atmosphere including super-cooled droplets and mathematical investigation on the model equation are also performed. 1997-Present
  5. Application of Object-oriented methodology to simulation 2000-Present
  6. Traffic flow simulation based on Mathematical model 2001-Present

Bibliography

  1. システムと微分方程式 坪井一洋 三恵社 2011/05/22 4883618242 本書では、動的システムや場のモデルの具体例を通してそれらの数学モデルである微分方程式を説明します。第1章から第4章では対象の時間的変化を表わす状態モデルとその数学モデルとして常微分方程式を説明しています。第5章と第6章では場のモデルを説明しています。第7章にオブジェクト指向方法論を入れたのは、この方法論の基本的な考え方がシステムの定義と完全に一致するためです。付録にはExcel の簡単な活用例ものせました。理工系分野でのExcel の活用例は意外になじみが薄いようなのでひょっとすると役に立つことがあるかもしれません。

Papers

  1. Research paper (scientific journal) Only Reconsideration on projection angle of point mass Kazuhiro Tsuboi 大学の物理教育 The Pysical Society of Japan 25/ 1, 34-37 2019/03/15 1340-993X 10.11316/peu.25.1_34
  2. Research paper (international conference proceedings) Joint Merging Control Strategy with a Waiting-time Limit in a Personal Rapid Transit System Takafumi KOMURO, Kazuhiro TSUBOI, Takahiro HOSHINO, Yoshio HAMAMATSU The International Conference on Electrical Engineering 2016 The Institute of Electrical Engineers of Japan 1-6 2016/07/06
  3. Research paper (scientific journal) Joint A Metaheuristic Algorithm with Hybrid Insertion Procedure for the Traveling Salesman Problem Takahiro Hoshino, Chuan Tian, Hisashi Kondo, Kazuhiro Tsuboi, Yoshio Hamamatsu International Journal of Computer Science Issues 13/ 3, 1-8 2016/05 1694-0784 10.20943/01201603.18
  4. Research paper (scientific journal) Joint A Control Strategy with Waiting Time Limit in a Merging Section on Personal Rapid Transit System Takafumi Komuro, Takahiro Hoshino, Kazuhiro Tsuboi, Yoshio Hamamatsu IEEJ Transactions on Industry Applications 135/ 12, 1181-1190 2015/12 10.1541/ieejias.135.1181
  5. Research paper (scientific journal) Joint Optimum Angle in Projection with Initial Speed \\Depending on Angle Kazuhiro Tsuboi, Takahiro Hoshino, Yoshio Hamamatsu 日本応用数理学会論文誌 25/ 4, 255-266 2015/12

Research presentations

  1. Oral presentation(general) Projection model with velocity composition and its projection angle for particle 日本物理学会 2018年秋季大会 2018/09/09 一定速度で水平に移動する台車から質点を投射するモデルを考え,真空中でその飛距離が最大となる角度を導く.投射点と着地点に高低差がない場合,飛距離が最大となる投射角は2次方程式の解であり,その値は台車に対する質点の投射速度と台車速度との比によって決まる.この投射モデルはスポーツ競技などの助走を伴った投射に対する簡単な物理モデルとなることから初等力学でのこの投射モデルの利用について検討する.
  2. Oral presentation(general) Measurement of rotational property for a baseball in flight with acceleration sensors Dynamics and Design Conference 2018 2018/08/30 1個の低加速度センサと3個の高加速度センサで構成されたセンサ・ユニットを内蔵したレプリカの硬式野球ボールを用いて飛翔中のボールの回転特性(角速度,回転軸など)を計測するアルゴリズムを開発した.各センサの出力が並進加速度と回転加速度の合成となることから,これらの成分を分離する方法を検討した.そして,このボールを用いた飛翔実験を行い,本アルゴリズムの有効性を検証した結果,球速の異なるストレートとカーブの投球に対していずれの場合にも角速度と回転軸および回転半径を求めることができた.
  3. Oral presentation(general) Error analysis of aerodynamic force estimation for balls by flight experiment JSME Symposium : Sports engineering and Human Dynamics 2017 2017/11/10 飛翔実験により計測されたボールの位置データを用いた空力係数評価における誤差解析を行った.位置データの測定誤差とデータ補間に伴う打切り誤差を考慮することで,空力係数の誤差に最小値が存在することを示す.
  4. Oral presentation(general) Estimation of aerodynamic coefficients for balls in flight with trajectory data JSME Symposium : Sports engineering and Human Dynamics 2016 2016/11/10 ボールの飛翔軌道から空力係数を推定する方法について検討する.ゴルフボールとサッカーボールの測定軌道からそれらの空力係数を推定した結果を示し,飛翔中のボールに働く流体力の非定常性について検証する.
  5. Oral presentation(general) Optimum angle in extended projection model for point mass 日本物理学会2016年秋季大会 2016/09/15 質点投射の最適角45^{\circ}は初等力学の例題として広く知られているが,このような大きな角度が実際に使われることは稀である.ここでは初速度が初速角に依存する投射モデルとして一定速度で水平に移動する台車からの投射を考える.この投射モデルでは最適角の条件は3次の代数方程式となる.その解によって実際に観察される角度が初等力学の枠内で説明できることを示す.

Alloted class

  1. Modeling for Systems
  2. Modeling for Systems
  3. Special Lecture on Numerical Computation II
  4. Introduction to Electromagnetism
  5. Fluid Dynamics for Biomolecular Functional Engineering

Memberships of academic societies

  1. American Institute of Aeronautics and Astronautics 1989-Present
  2. The Physical Society of Japan
  3. Japan Society of Fluid Mechanics
  4. The Japan Society for Industrial and Applied Mathematics
  5. The Japan Society of Mechanical Engineers

Joint / funded research

  1. センサー内蔵ボールに関する共同研究 2017/04-2020/03 Domestic
  2. 野球ボール打球軌道シミュレータに関する研究 2017/01-2017/06 Domestic
  3. 着氷シミュレーションとその実用化に関する研究 2013/09-Present Domestic
  4. 極地における新エネルギ導入によるエネルギ対策に関する研究 2007/04-2009/03 Domestic
  5. ホモトピー解析法による非線形方程式の解法 2005/06-2008/03 Domestic