2025/09/30 更新

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タナカ　ケント
田中　健人
TANAKA Kento
所属
環境生命自然科学学域 助教
職名
助教
外部リンク

学位

  • 博士（工学） （ 名古屋大学 ）

  • 修士（工学） （ 名古屋大学 ）

研究分野

  • ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 流体工学

 

論文

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MISC

  • Investigation of Non-equilibrium Turbulence and Its Application to Flow Control (Cases of inhomogeneous, anisotropic and compressible turbulence)

    Y. Sakai, K. Nagata, Y. Ito, K. Iwano, T. Watanabe, T. Hayase, K. Takamure, K. Tanaka, S. Nagaya

    Proc. of the 17th International Symposium on Advanced Fluid Information (AFI-2017)   1 page   2017年11月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究発表ペーパー・要旨（全国大会，その他学術会議）  

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  • Direct Numerical Simulations of Interaction between Planar Shock Wave and Homogeneous Isotropic Turbulence at Low Turbulent Mach Number 査読

    K. Tanaka, T. Watanabe, K. Nagata, A. Sasoh, Y. Sakai, T. Hayase

    Proc. of the 31st International Symposium on Shock Waves (ISSW31)   USB (6 pages)   2017年7月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究発表ペーパー・要旨（全国大会，その他学術会議）  

    The 31st International Symposium on Shock Waves (ISSW31) will be held July 9-14, 2017, at Toyoda Auditorium, Nagoya University, Nagoya, Japan. This will be the third ISSW held in Japan, after 26 years from ISSW-18 in Sendai. The symposium will be organized with strong supports from International Shock Wave Institute (ISWI), Shock Wave Research Society of Japan, School of Engineering of Nagoya University, and some other societies, organizations, governments and industries. ISSW provides excellent forum of shock wave research and its applications to science, engineering, medical and other various fields. As well as scientific programs, participants will enjoy cultural activities including watching Grand Sumo Tournament held during the symposium period.

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講演・口頭発表等

  • Effects of Turbulence Compressibility on Normal Shock Wave in Shock Turbulence Interactions

    K. Tanaka, T, Watanabe,K. Nagata

    The 32nd International Symposium on Shock Waves  2019年7月14日 

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    開催年月日： 2019年7月14日 - 2019年7月18日

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  • 一次元畳み込みニューラルネットワークを用いた選択的な衝撃波面の検出方法の提案

    田中健人, 鈴木博貴, 河内俊憲, 竹内孔一

    2022 年度衝撃波シンポジウム  2023年3月8日 

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  • 超音速乱流境界層のPIVデータから壁面せん断応 力を推定するCNNモデルのLESを用いた学習

    丸山 裕也, 河内 俊憲, 鈴木, 博貴, 田中 健人, 中濱樹央

    第36回数値流体力学シンポジウム  2022年12月15日 

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  • 主流乱れを伴う超音速乱流境界層のLESを行うた めの流入条件の生成

    鈴木 智也, 河内 俊憲, 鈴木, 博貴, 田中 健人

    第36回数値流体力学シンポジウム  2022年12月14日 

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  • 一次元畳み込みニューラルネットワークによる局所崩壊した衝撃波面の検出

    田中健人, 鈴木博貴, 河内俊憲, 竹内孔一

    第30回日本流体力学会中四国・九州支部講演会  2022年11月26日 

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  • 超音速乱流境界層のPIVデータから壁面せん断応力を推定するCNNモデルのLESを用いた学習

    丸山裕也, 中濱樹央, 田中健人, 鈴木博貴, 河内俊憲

    第30回日本流体力学会中四国・九州支部講演会  2022年11月26日 

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  • ラバルノズルを用いない主流乱れを導入した超音速風洞

    清水 崇史, 福田 光一, 田中 健人, 鈴木 博貴, 河内 俊憲

    第54回流体力学講演会／第40回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム  2022年7月1日 

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  • Reθ=14,000の超音速風洞壁に発達する乱流境界層のPIV計測

    貝原 涼弥, 田中 健人, 鈴木 博貴, 河内 俊憲

    第54回流体力学講演会／第40回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム  2022年7月1日 

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  • 一様等方性乱流との干渉による球面衝撃波面の歪みの評価

    渡邉 大成, 田中 健人, 鈴木 博貴, 河内 俊憲

    第54回流体力学講演会／第40回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム  2022年7月1日 

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  • 乱流と干渉した垂直衝撃波の局所形状と強度の数値解析

    楠畑天音, 田中健人, 渡邉智昭, 長田孝二, 佐宗章弘

    第54回流体力学講演会／第40回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム  2022年6月30日 

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  • 機械学習を用いた2次元バフェットにおける衝撃波位置 の追跡と圧力伝播速度の位相平均値の算出

    菊池翼, 福本翔太, 田中健人, 竹内孔一, 河内俊憲

    第54回流体力学講演会／第40回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム  2022年6月29日 

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  • 乱流中を伝播する衝撃波の変形に関する統計解析

    田中健人, 渡邉智昭, 長田孝二

    第58回飛行機シンポジウム  2020年11月27日 

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  • 乱流との干渉による衝撃波の変形に関する統計解析

    田中健人, 渡邉智昭, 長田孝二

    2019 年度衝撃波シンポジウム  2020年3月1日 

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  • Direct numerical simulations on effects of turbulent Mach number in interaction between planar shock wave and turbulence

    K. Tanaka, T, Watanabe,K. Nagata

    17th European Turbulence Conference  2019年9月6日 

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  • 垂直衝撃波と局所的な乱流の干渉に関する直接数値計算

    田中健人, 渡邉智昭, 長田孝二

    第32回数値流体力学シンポジウム  2018年12月11日 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：機械振興会館  

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  • 一様等方性乱流との干渉による衝撃波の変形と衝撃波背後圧変動の関係

    田中健人, 渡邉智昭, 長田孝二, 佐宗章弘, 酒井康彦, 早瀬敏幸

    第50回流体力学講演会  2018年7月4日 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：宮崎市民プラザ  

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  • Direct numerical simulations of interaction between planar shock wave and homogeneous isotropic turbulence at low turbulent Mach number

    K. Tanaka, T. Watanabe, K. Nagata, A. Sasoh, Y. Sakai, T. Hayase

    The 31st International Symposium on Shock Waves  2017年7月9日 

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    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 垂直衝撃波面前後の圧力増加に対する乱流変動の影響

    田中健人, 渡邉智昭, 長田孝二, 佐宗章弘, 酒井康彦, 早瀬敏幸

    第49回流体力学講演会  2017年6月29日 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：国立オリンピック記念青少年総合センター  

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  • 垂直衝撃波との干渉による一様等方性乱流の特性変化に関する直接数値計算

    田中健人, 渡邉智昭, 長田孝二, 佐宗章弘, 酒井康彦, 早瀬敏幸

    衝撃波シンポジウム  2017年3月8日 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：ヴェルクよこすか  

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  • DNS study on shock/turbulence interaction in homogeneous isotropic turbulence at low turbulent Mach number

    K. Tanaka, T. Watanabe, K. Nagata, A. Sasoh, Y. Sakai, T. Hayase

    69th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics  2016年11月21日 

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    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 垂直衝撃波が低乱流マッハ数一様等方性乱流に及ぼす影響に関する直接数値計算

    田中健人, 渡邉智昭, 長田孝二, 佐宗章弘, 酒井康彦

    日本流体力学会年会2016  2016年9月27日 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：名古屋工業大学  

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  • 一様等方性乱流場と衝撃波の干渉に関する直接数値計算

    田中健人, 渡邉智昭, 長田孝二

    衝撃波シンポジウム  2016年3月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：熊本大学  

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共同研究・競争的資金等の研究

  • AI技術で解き明かす乱流との干渉による衝撃波崩壊現象

    研究課題/領域番号：23K13495  2023年04月 - 2026年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究

    田中 健人

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    配分額：4680000円 （ 直接経費：3600000円 、 間接経費：1080000円 ）

    衝撃波を検知するためのAIモデルを深層学習により構築した．教師データの収集には一様等方性乱流中を伝播する垂直衝撃波に関する直接数値計算を用い，三次元データを用いた．入力データを圧力と速度の2チャネルとし，衝撃波に垂直な方向の連続した一次元のデータを抽出した．ベクトルのサイズは256である．一方，正解データは257次元のベクトルで入力データの中に衝撃波が存在していればその位置に1，それ以外の位置に0を代入したベクトルで，入力データの中に衝撃波が存在していない場合は257番目の要素に1を，それ以外の要素に0を代入したベクトルとした．ニューラルネットワークの種類は畳み込みニューラルネットワークと呼ばれるものを用いており，構造は残差ブロックと呼ばれる構造を用いることで多層化に成功したResNet50のものを流用している．従来は衝撃波の検知に関しては有限差分を用いて計算された圧力や速度の勾配の最小値を用いて行われてきた．しかしながら，最小値を取る位置を一律で衝撃波と定義するので，局所的に勾配が崩壊する場合に誤検知が発生する．そこで，ニューラルネットワークを用いた選択的な衝撃波面の検出を可能にすることで衝撃波崩壊現象を調査する足がかりを作ることができると考えている．学習とテストを行い，ある程度の精度での検知は可能となっているが，十分な精度とは言えないので，改善が必要である．ここまでの成果に関しては2024年1月にアメリカのオーランドで行われたAIAA Scitech Forum 2024にて発表を行った．

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  • 実験/数値/データ駆動流体力学の融合による瞬時壁面せん断応力分布の計測

    研究課題/領域番号：22K18302  2022年06月 - 2025年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的研究(開拓)  挑戦的研究(開拓)

    河内 俊憲, 田中 健人

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    配分額：25870000円 （ 直接経費：19900000円 、 間接経費：5970000円 ）

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  • 高レイノルズ数空力予測の精度向上を目指した衝撃波/境界層干渉の先進画像計測

    研究課題/領域番号：22H01684  2022年04月 - 2026年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    河内 俊憲, 鈴木 博貴, 田中 健人

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    配分額：17420000円 （ 直接経費：13400000円 、 間接経費：4020000円 ）

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  • 高レイノルズ数空力予測の精度向上を目指した衝撃波/境界層干渉の先進画像計測

    研究課題/領域番号：23K22954  2022年04月 - 2026年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    河内 俊憲, 鈴木 博貴, 田中 健人

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    配分額：17420000円 （ 直接経費：13400000円 、 間接経費：4020000円 ）

    本研究では、レイノルズ数を大きく変化させた条件で、付着境界層や衝撃波-境界層干渉に伴うはく離の詳細なデータを先進画像計測を用いて取得し、これらデータを用いて検証した高忠実な数値計算に機械学習を併用することで、高レイノルズ数流れにおけるはく離の計算モデル構築を目指している。
    2023年度、実験としては大きく2つの成果を得た。一つ目は付着境界層の実験を通じた計測システムの改良で、二つ目は斜め衝撃波導入法の確立である。既存のシステムでは本研究での鍵となる流速と壁面せん断応力を同じ位置、また同時刻に計測することは困難であった。後述する斜め衝撃の導入方法の変更と併せて、油膜干渉法にカメラキャリブレーションとミラーを導入することで、これを改善した。斜め衝撃波の導入方法としては、既存の金属製ランプブロックの挿入から3Dプリンター製樹脂ランプのガラス面への接着による方法に変更した。これにより、計測したい任意の位置に容易に任意の強さの斜め衝撃波の導入が可能となった。現状、これら改良したシステムを用いた詳細なデータ取得は出来てないため、2024年度以降、これを行う。実験に対応する数値計算に関しては、衝撃波-境界層干渉の高解像度計算を実施できた。得られた結果を文献値と比較したところ、これまで用いてきたスキームでは、境界層のはく離の状況（圧力変動やはく離長さ）を正確に捉えることが困難であることが分かった。現在、高精度・高忠実、かつ斜め衝撃波を導入する境界条件に対応可能なスキームの開発を行っている。高レイノルズ数流れにおける壁面せん断応力を予測する深層学習モデルの構築に関しては、モデルの入力となる流速分布の高さ方向位置を壁面に近づけることで、ロバスト性が改善すること、また正解データとなる壁面せん断応力値の学習確立を均等にすることで、さらなる精度・ロバスト性の改善が見込めることが分かった。

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  • 乱流との干渉による衝撃波崩壊のメカニズムの解明

    研究課題/領域番号：19J12973  2019年04月 - 2021年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特別研究員奨励費

    田中 健人

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    配分額：2100000円 （ 直接経費：2100000円 ）

    2020年度においては2019年度までに直接数値計算を行って収集したデータの解析を行い，論文へまとめて投稿した．また，これまでの研究成果をまとめて，学位取得のために博士論文を作成した．行った解析としては乱流と干渉し，変形した衝撃波の位置を検出し，その位置の変動を衝撃波面の変形と定義し，その変動を統計的に解析することで，乱流との干渉による波面の変形の特性について調査した．特に衝撃波が乱流領域に入射して，乱流中をある程度伝播するまでの遷移的な状態について調査するために乱流と干渉した距離を意味する干渉距離との関係に注目した解析を行った．その結果として，衝撃波面の変形は乱流との干渉と同時に始まり，初期段階においては干渉距離が長くなるにつれて変形が成長するということがわかった．ところが，変形の成長は乱流の大きな渦スケールを意味する積分スケールの数倍程度伝播すると最大値をとり，積分スケールの10倍程度伝播すると定常になることがわかった．また干渉した距離ではなく，時間に対する変化を見ると，定常になるまでの時間などはマッハ数などの条件によって変化したが，干渉初期の変形の時間変化率が条件によらず，およそ一定となることがわかった．さらに変形と局所の強さの関係を調べるため，波面の変動の符号で条件付けした圧力の分布をみると，波面が平均よりも後方に位置している箇所では強くなり，逆に平均よりも前方に位置している場合は弱くなることがわかった．
    本研究の意義としては，乱流と干渉した衝撃波の遷移的な状態について定量的な評価ができており，干渉距離に対する波面の変形の変化について明らかにできたことである．既存の数値計算では衝撃波を固定して乱流を流入させていた関係で調査することが困難な部分であり、実験においては計測の困難さから定量的に評価することが難しい現象であった．

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担当授業科目

  • 創造工学実験 （2024年度） その他  - [第１学期]火5～8, [第２学期]不開講, [第３学期]火5～8, [第４学期]火5～8

  • 創造工学実験 （2024年度） その他  - [第１学期]火5～8, [第２学期]不開講, [第３学期]火5～8, [第４学期]火5～8

  • 創造工学実験Ⅱ （2024年度） ３・４学期  - 火5～8

  • 創造工学実験Ｉ （2024年度） 第１学期  - 火5～8

  • 機械システム工学演習１ （2024年度） 前期  - その他

  • 機械システム工学演習２ （2024年度） 後期  - その他

  • 機械工学演習1 （2024年度） 前期  - その他

  • 機械工学演習２ （2024年度） 後期  - その他

  • 特別研究 （2024年度） その他  - その他

  • 創造工学実験 （2023年度） その他  - [第１学期]火5～8, [第２学期]不開講, [第３学期]火5～8, [第４学期]火5～8

  • 創造工学実験 （2023年度） その他  - [第１学期]火5～8, [第２学期]不開講, [第３学期]火5～8, [第４学期]火5～8

  • 創造工学実験Ⅱ （2023年度） ３・４学期  - 火5～8

  • 創造工学実験Ｉ （2023年度） 第１学期  - 火5～8

  • 機械システム工学演習１ （2023年度） 前期  - その他

  • 機械システム工学演習２ （2023年度） 後期  - その他

  • 機械工学演習1 （2023年度） 前期  - その他

  • 機械工学演習２ （2023年度） 後期  - その他

  • 特別研究 （2023年度） その他  - その他

  • 創造工学実験 （2022年度） １～４学期  - [第１学期]火5～8, [第２学期]その他, [第３学期]火5～8, [第４学期]火5～8

  • 創造工学実験Ⅱ （2022年度） ３・４学期  - 火5～8

  • 創造工学実験Ｉ （2022年度） 第１学期  - 火5～8

  • 機械システム工学演習１ （2022年度） 前期  - その他

  • 機械システム工学演習２ （2022年度） 後期  - その他

  • 機械システム工学演習１ （2021年度） 前期  - その他

  • 機械システム工学演習２ （2021年度） 後期  - その他

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