問い・手法・成果
研究
数学的構造、物理システム、計算手法を結び、仮定、参照解、結果を追跡できる研究を進めています。
流体力学
問い. ノズル形状、界面、エントレインメントは噴流をどう形づくるでしょうか。
アプローチ. 噴流の低次元モデルとVOF・粒子法による計算研究を結び、ソルバーと物理レジームを区別して扱っています。
OpenFOAMの判断過程
計算された界面を読む. 斜視図から矩形流入口と発達する気液界面を読み取れます。実装した条件と25のネイティブ状態を扱う初期時間の層流VOF計算研究で、形状、場、ネイティブ時間、相を考慮した後処理を結んでいます。 図を元の解像度で開く 生命科学・アクティブマターの数理モデル
問い. 細胞骨格の集団的な組織化は、粘液線毛機能をどう支えるでしょうか。
アプローチ. 大阪大学では、細胞骨格の組織化と粘液線毛機能を扱うJST-CRESTプロジェクトで、数理モデリングと流体力学シミュレーションに取り組みました。
大阪大学での研究科学計算
問い. 最初の計算を終えた後も、結果を活用できる形にするには何が必要でしょうか。
アプローチ. 明示的な入力、決定論的な計画、再現可能な解析、読み取れる出力を軸に科学ソフトウェアを開発しています。CPU/MPI実行、Python、Jupyter、TypeScriptをそれぞれの役割に応じて使います。
研究・開発の事例
研究の進め方
これらの分野を通じて、数理構造、参照計算、実装、解釈を行き来しています。
- 方程式・スケール・仮定
- 解析的極限と数値解析法
- 決定論的テストと再現可能なワークフロー
- 科学図版と多言語での説明
計算問題から評価済み結果まで
計算結果やAI支援による技術回答を、参照解、不変量、許容誤差、失敗事例、合成フィクスチャ、自動テストで評価します。
物理問題を定義
仮定、支配方程式、次元、スケール、物理レジームを計算法の前に明示します。
参照解を作る
解析的極限、記録された数値解、または範囲を限定した参照ケースを用い、必要に応じてPython・Jupyter・Google Colabで実装します。
候補解・モデル出力を評価
参照量と比較し、単位、極限挙動、不変量、許容誤差、失敗事例を、決定論的契約、合成フィクスチャ、自動テストで確認します。
判断過程を記録
答え、手法、参照解、検証基準を記録し、再現と批判を可能にします。
CFD計算の範囲。 OpenFOAM計算研究では、実装した境界条件、メッシュと初期化、初期時間の層流VOFレジーム、25のネイティブ状態、相を考慮した後処理を扱います。
モデルを確かめる例：等密度噴流
周囲流体と噴出流体が同じ密度で、規格化断面積が4のとき、理想運動量モデルは何を予測するでしょうか。
既存モデルの等密度極限ρ* = 1を使います。規格化した関係式はv̂ = 1/√Â、ρ̂ = 1、p̂ = 1/Âとなります。
 = 4を代入すると、v̂ = 0.5、ρ̂ = 1、p̂ = 0.25です。規格化運動量の不変量を計算すると、ρ̂  v̂² = 1 × 4 × 0.5² = 1になります。
規定断面積モデルの極限解を使い、実装を検査する例です。ここで確かめるのはモデル内の代数的な整合性で、入力は説明用のモデル状態を表します。