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次世代高速鉄道のためのトンネル圧縮波変形メカニズムの数理科学的研究

研究課題

研究課題/領域番号 15KT0014
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金
応募区分特設分野
研究分野 連携探索型数理科学
研究機関京都大学

研究代表者

坂上 貴之  京都大学, 理学研究科, 教授 (10303603)

研究分担者 大縄 将史  東京海洋大学, 学術研究院, 准教授 (10443243)
岡本 久  京都大学, 数理解析研究所, 教授 (40143359)
研究期間 (年度) 2015-07-10 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
2018年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2017年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2016年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2015年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード応用数学 / 流体工学 / 交通計画・国土計画 / 関数方程式論 / 関数論 / 交通工学・国土計画 / データ解析
研究成果の概要

本研究課題は,数学研究者のグループと鉄道総合技術研究所の研究者との密接な連携により,近年,速度向上が著しい高速鉄道がトンネル進入時に生成する圧縮波(微気圧波)について研究を行った.その成長を記述する小澤方程式の高精度な数値計算法を提案し,その数値解析により圧縮波の成長メカニズムの理解が促進された.また,鉄道総研から提供された実測値データのデータ解析によりトンネル開口部対策と微気圧波成長の関係が理解できた.微気圧波が起こす様々な深刻な障害への対策の基盤を作り出すことができた.加えて,微気圧波以外の多様な鉄道技術に関する問題の発掘とその数学的検討を行い,今後の共同研究契約締結に繋げることもできた.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究課題の意義は,数学研究者と鉄道技術開発の研究者グループが密接に協働することで,高速鉄道の微気圧波の起こす様々な障害という現実的な課題に対して,従来にない新しい数理的手法や視点を持ち込むこと(シーズ展開)に成功して,鉄道開発の現場の要請を解決することに一定の成果を得たことである.同時に鉄道総研が抱える様々な課題を数理的な問題として検討する(ニーズ探索)を実現して,今後の継続的な共同研究事業へと引き継がれた点にも意義がある.ここれ得られたノウハウは広く数理科学者からの諸分野・産業への連携探索に利用できるものとして本特設分野研究の趣旨にも応えることができた.

報告書

(6件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件、 招待講演 4件) 学会・シンポジウム開催 (2件)

  • [国際共同研究] Bartosz Protas(カナダ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Robert Krasny/Stefan Llewellyn SmithStefan(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Darren Crowdy(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] McMaster Univ.(カナダ)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Imperial College London(英国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] McMaster University(Canada)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Harnessing the Kelvin?Helmholtz instability: feedback stabilization of an inviscid vortex sheet2018

    • 著者名/発表者名
      Protas Bartosz、Sakajo Takashi
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Mechanics

      巻: 852 ページ: 146-177

    • DOI

      10.1017/jfm.2018.523

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Tree representations of streamline topologies of structurally stable 2D incompressible flows2018

    • 著者名/発表者名
      Sakajo Takashi,Yokoyama Tomoo
    • 雑誌名

      IMA Journal of Applied Mathematics

      巻: 印刷中 号: 3 ページ: 380-411

    • DOI

      10.1093/imamat/hxy005

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Linear feedback stabilization of point vortex equilibria near a Kasper Wing2017

    • 著者名/発表者名
      Nelson Rhodri, Protas Bartosz, Sakajo Takashi
    • 雑誌名

      J. Fluid Mech.

      巻: 827

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Mathematical models of cascading phenomena in turbulence2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Sakajo
    • 学会等名
      Workshop on Scientific Computing Across Scales: Extreme Events and Criticality in Fluid Mechanics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Classification of Streamline Topologies for Hamiltonian vector fields and its applications to Topological Flow Data Analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Sakajoi
    • 学会等名
      SIAM Conference on Applied Algebraic Geometry
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Linear feedback stabilization of point vortex equilibria near a Kasper Wing2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Sakajo
    • 学会等名
      International Congress of Industrial and Applied Mathematics (ICIAM2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 非粘性渦層におけるKelvin-Helmholtz不安定のフィードバック制御2019

    • 著者名/発表者名
      坂上貴之
    • 学会等名
      第65回理論応用力学講演会・第22回土木学会応用力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] One-dimensional Hydrodynamic model for turbulence with cascade and sigular solutions2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Sakajo
    • 学会等名
      The Univ of Mancheste
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Kasper翼まわりの定常点渦の安定化を実現する線型フィードバック制御2018

    • 著者名/発表者名
      坂上貴之
    • 学会等名
      日本数学会年会2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Mathematical research on Micro-Pressure Waves2017

    • 著者名/発表者名
      Sakajo Takashi
    • 学会等名
      Expert Exchange on Micro-Pressure Waves
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 渦の科学研究とその 魅力・働き~なぜ科学者は渦に魅せられるのか~2017

    • 著者名/発表者名
      坂上貴之
    • 学会等名
      鳴門海峡の渦潮世界自然遺産推進合同交流研修会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会・シンポジウム開催] Control and Estimation Problems in Fluid Mechanics and Fields2019

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Japan-Taiwan Jointworkshop on Numerical Analysis2016

    • 発表場所
      台北(台湾)
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2015-07-14   更新日: 2022-11-04  

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