茨城大学
工学部
知能システム工学科

教授

坪井 一洋

ツボイ カズヒロ
TSUBOI Kazuhiro

経歴

  1. 株式会社 計算流体力学研究所 研究員 1988/05-1994/02
  2. 花王 株式会社 数理科学研究所 研究員 1995/03-1996/03
  3. 茨城大学工学部システム工学科 助手 1996/04-1998/06
  4. 茨城大学工学部システム工学科 講師 1998/07-2002/03
  5. 茨城大学工学部システム工学科 助教授 2002/04-2007/03
  6. 茨城大学准教授工学部 2007/04-2013/03/31
  7. 茨城大学教授工学部 2013/04/01-現在

学歴

  1. 大阪府立大学 工学部 航空工学 1983/03 卒業
  2. 東京大学 工学系研究科 航空学 修士 1985/03 修了

学位

  1. 修工 東京大学 1985/03/29
  2. 博士(工学) 東京大学 1993/11/11

研究分野

  1. 工学基礎
  2. 流体工学
  3. 応用物理学一般

研究テーマ

  1. 2流体方程式の数理的研究と着氷シミュレーションへの応用 数値流体力学の手法を着氷現象に応用することで構造物への着氷量やその位置の予測を試みている.このテーマに関連して,過冷却状態の水滴を含んだ大気のモデル化に関する研究やモデル方程式の数学的性質に関する数理的研究も行っている. 1997-現在
  2. スポーツにおける投射問題の数理的研究 スポーツで見られる放物運動に対してその最大投射角の理論的導出を試みている.走り幅跳びの跳躍や砲丸投げの投射では助走の効果を取り入れた投射モデルを考えることで最適角を理論的に導くことができ,実測値を説明できる結果を得ている.また,抵抗や揚力が働く投射体に対する最適角の導出も試みている. 2007/04-現在
  3. 最適化手法に基づく非圧縮性流れの計算アルゴリズムの開発 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-現在
  4. 数理モデルを用いた交通流シミュレーション 2001-現在
  5. オブジェクト指向方法論のシミュレーション分野への応用 2000-現在

著書

  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。

論文

  1. 研究論文(国際会議プロシーディングス) 共著 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
  2. 研究論文(学術雑誌) 共著 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
  3. 研究論文(学術雑誌) 共著 個別輸送システム合流部の時間制約による制御戦略 小室孝文,星野貴弘,坪井一洋,浜松芳夫 電気学会論文誌D(産業応用部門誌) 135/ 12, 1181-1190 2015/12 10.1541/ieejias.135.1181
  4. 研究論文(学術雑誌) 共著 角度に依存する初速度をもつ投射の最適角 坪井 一洋,星野 貴弘,浜松 芳夫 日本応用数理学会論文誌 25/ 4, 255-266 2015/12
  5. 研究論文(学術雑誌) 共著 輸送システム合流部のモデル化とその解析 星野 貴弘,田 川,小室 孝文,坪井 一洋,浜松 芳夫 電気学会論文誌D(産業応用部門誌) 135/ 2, 155-161 2015/02 10.1541/ieejias.135.155

研究発表

  1. 口頭発表(一般) 軌道情報を用いた飛翔中のボールの空力係数推定 日本機械学会 シンポジウム: スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス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.
  2. 口頭発表(一般) 拡張された質点投射モデルにおける最適角 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.
  3. 口頭発表(一般) 放物運動の最適角 -初等力学と最適化問題- 日本機械学会2015年度年次大会 2015/09/15 質点の放物運動における最大投射角の導出は飛距離に対する極値問題となり最も簡単な最適化問題の一例である.この極値問題を定式化し,高低差のある斜方投射,初速度が角度に依存する投射および流体力(抵抗と揚力)の作用下での投射に対する最大投射角を最適解として求めた.これらの最大投射角を極値問題の解として求めることで日常生活など身近に見られる投射問題に力学的な説明を与えうることを示すとともに初等力学の簡単な例を使って最適化の概念を示すことの意義を指摘した.
  4. 口頭発表(一般) 個別輸送システムにおける待ち時間を制限した合流制御戦略 第22回電気学会東京支部茨城支所研究発表会 2014/11/22
  5. 口頭発表(一般) 角度に依存する初速度をもつ放物運動の最大投射角 日本応用数理学会2014年度年会 2014/09/05 投射体を最も遠くまで飛ばすことのできる初速角(最大投射角)の理論解は簡単な場合を除いてほとんど知られていない.さらに空気抵抗などの流体力が無視できる場合でも必ずしも周知の結果と一致しない.その一例としてスポーツ競技などに見られる放物運動がある.この場合,投射時の初速度は一般に初速角の関数となる.このような機構を与える簡単な力学モデルを考え,その初期条件下での最大投射角を理論的に導出する.

担当授業科目

  1. システムのモデル化(知能A)
  2. システムのモデル化(知能B)
  3. 数値計算法特論II
  4. 物理学(電気と磁気)
  5. 生体流体工学

所属学協会

  1. 米国航空宇宙学会 1989-現在
  2. 日本物理学会
  3. 日本流体力学会
  4. 日本応用数理学会
  5. 日本機械学会