2025/04/22 更新

お知らせ

 

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クヤ ユウイチ
久谷 雄一
Yuichi Kuya
所属
工学研究院 航空宇宙工学部門 准教授
工学研究院 航空宇宙工学部門(併任)
職名
准教授
連絡先
メールアドレス

研究分野

  • 情報通信 / 計算科学

  • フロンティア(航空・船舶) / 航空宇宙工学

  • ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 流体工学

学位

  • PhD

経歴

  • 九州大学 大学院工学研究院 航空宇宙工学部門 准教授 

    2025年1月 - 現在

  • 東北大学 大学院工学研究科 航空宇宙工学専攻 准教授 

    2022年4月 - 2024年12月

  • 東北大学 大学院工学研究科 航空宇宙工学専攻 助教 

    2016年10月 - 2022年3月

  • Mercedes-AMG Petronas Formula One Team  CFD aerodynamicist 

    2012年1月 - 2016年9月

  • University of Southampton  Research fellow 

    2011年5月 - 2011年12月

受賞

  • 日本流体力学会賞 (論文賞)

    2022年12月   日本流体力学会  

    久谷雄一, 戸谷晃輔, 河合宗司

  • 第51回流体力学講演会/第37回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム 最優秀賞 (航空宇宙数値シミュレーション技術部門)

    2019年9月   日本航空宇宙学会 / 国立研究開発法人 宇宙航空研究開発機構  

    久谷雄一, 河合宗司

論文

  • Secondary conservation properties of compact schemes in split forms 査読

    Y. Kato, Y. Kuya

    Journal of Computational Physics   528   113829-1 - 113829-18   2025年5月   ISSN:0021-9991 eISSN:1090-2716

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    担当区分:責任著者   出版者・発行元:Journal of Computational Physics  

    This study theoretically proves that the properties of kinetic energy preservation and product rule discretely hold in a non-dissipative numerical scheme based on a compact scheme. A previous work developed a kinetic energy and entropy preserving (KEEP) compact scheme and showed superior numerical stability compared to the standard compact scheme. However, the reason for the improved numerical stability in the KEEP-compact scheme was not clearly discussed in the previous work. This study reviews the construction of the compact scheme using the Padé approximation and shows that the important discrete properties of kinetic energy preservation and product rule, which play major roles in improving numerical stability in the existing explicit KEEP schemes, hold in the KEEP-compact scheme.

    DOI: 10.1016/j.jcp.2025.113829

    Web of Science

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  • Similarities between directed percolation and boundary layer transition on a flat plate 査読

    Y. Kuya, H. Murakami, T. Ariki, K. Sawada

    Journal of the Physical Society of Japan   93 ( 11 )   114003-1 - 114003-7   2024年11月   ISSN:0031-9015 eISSN:1347-4073

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of the Physical Society of Japan  

    This study examines the similarity between directed percolation (DP) and boundary layer transition on a flat plate, performing large eddy simulation (LES).A flat-plate boundary-layer flow is one of the well-studied fundamental flows and is widely used in developing turbulence and transition models.In this study, laminar-turbulent transition is enforced on a flat plate by a blowing-suction wall-normal velocity given at the upper computational boundary.Since the separated shear layer plays a major role in causing laminar-turbulent transition in the flow field studied in this study, the relation between the transition and DP is investigated on a constant plane along the separated shear layer.The DP universality class is characterized by some critical exponents, and two of the three critical exponents obtained by the present LES are in good agreement with the one-dimensional DP universality class.

    DOI: 10.7566/JPSJ.93.114003

    Web of Science

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  • Quantum annealing-based algorithm for lattice gas automata 査読

    Y. Kuya, K. Komatsu, K. Yonaga, H. Kobayashi

    Computers & Fluids   274   106238-1 - 106238-7   2024年4月   ISSN:0045-7930 eISSN:1879-0747

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Computers and Fluids  

    This study proposes a quantum annealing-based algorithm for flow computation based on lattice-gas automata (LGA). Since the state of the lattice gas is determined by Boolean variables, 0 (absence) or 1 (presence), in LGA, it is well suited for implementation in quantum annealing and simulated annealing computers. The quantum annealing-based algorithm proposed in this study is constructed so that conservation of mass and momentum is satisfied at the particle collision process. Verification tests performed with various quantum annealing and simulated annealing computers confirm that the proposed algorithm well replicates a conventional LGA collision model.

    DOI: 10.1016/j.compfluid.2024.106238

    Web of Science

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  • A kinetic energy and entropy preserving (KEEP) finite volume scheme on unstructured meshes for compressible flows 査読

    Y. Kuya, W. Okumura, K. Sawada

    Journal of Computational Physics   491   112521-1 - 112521-22   2023年12月   ISSN:0021-9991 eISSN:1090-2716

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Computational Physics  

    A kinetic energy and entropy preserving (KEEP) finite-volume scheme on unstructured meshes is proposed for non-dissipative and stable compressible flow computations. The KEEP finite volume scheme proposed in the present study is based on the existing KEEP schemes developed for finite difference methods. The KEEP schemes have shown superior numerical robustness without numerical dissipation in previous studies. The KEEP schemes are discretized such that the numerical fluxes discretely replicate the key analytical relations that the governing equations hold, leading to preservation of kinetic energy and a superior entropy preservation property in the incompressible and inviscid limits. This study proposes using cell-vertex discretization for the proposed KEEP finite volume scheme in order to maintain this characteristic property of the KEEP scheme and achieve second-order accuracy in space on simplex meshes and arbitrary meshes that are not highly irregular. In the numerical tests performed in this study, the proposed KEEP finite volume scheme successfully performs long-time stable computations on various unstructured meshes. Also, the proposed KEEP scheme shows much better numerical stability and spatial accuracy than the KEEP scheme with cell-centered discretization.

    DOI: 10.1016/j.jcp.2023.112521

    Web of Science

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  • A DES study of the flow around a full-scale train under crosswind condition 査読

    T. Ariki, Y. Shibasaki, Y. Kuya, M. Adachi, K. Sawada

    Mechanical Engineering Letters   9 ( 0 )   22-00464-1 - 22-00464-99   2023年6月   eISSN:21895236

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会  

    <p>A numerical study on the flow around a full-scale train subjected to crosswind has been conducted on the basis of detached-eddy simulation (DES). Finite-volume method is applied to unstructured mesh generated around a three-car-train model whose running speed is fixed to 120 km/h while the crosswind speed is set to 5 m/s,15 m/s, and 25 m/s. A clear longitudinal vortex structure is recognized in the case of the crosswind speed of 25 m/s, where two longitudinal vortices are evolved respectively from the roof and floor of the head car (roof-edge and floor-edge vortices), forming a characteristic vortex pair. This longitudinal vortex structure around the head car is discussed with a focus on its non-trivial role in the side-force mechanism. Our simulation suggests a causal association between these two vortices, which implies an importance of optimum designing of the underfloor equipment in addition to the roof and head shapes of the head car.</p>

    DOI: 10.1299/mel.22-00464

    CiNii Research

  • Blending of Reynolds Stress Transport Model and γ Transition Model 査読

    Y. Kuya, T. Ariki, S. Endo, T. Sujisakulvong, K. Sawada

    AIAA JOURNAL   61 ( 2 )   940 - 949   2023年2月   ISSN:0001-1452 eISSN:1533-385X

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   出版者・発行元:AIAA Journal  

    DOI: 10.2514/1.J061781

    Web of Science

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  • Comprehensive analysis of entropy conservation property of non-dissipative schemes for compressible flows: KEEP scheme redefined 査読

    Y. Tamaki, Y. Kuya, S. Kawai

    Journal of Computational Physics   468   111494-1 - 111494-22   2022年11月   ISSN:0021-9991 eISSN:1090-2716

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Computational Physics  

    A theoretical analysis of the entropy conservation properties is conducted to explain the different behaviors of the non-dissipative finite-difference spatial discretization schemes, such as the kinetic-energy and entropy preserving (KEEP) schemes. The analysis is conducted based on the spatially-discretized entropy-evolution equation derived from the Euler equations with retaining the discrete-level strictness. The present analysis shows that the analytical relations (ARs) employed by the KEEP schemes eliminate some terms of the discretized entropy-evolution equation and help simplify the equation, while the ARs are not sufficient to explain the entropy-conservation property. Therefore, the entropy error is decomposed into several terms, and the behaviors of those decomposed error terms are observed in the compressible inviscid Taylor–Green vortex test case. The results of the test case show that the terms containing the velocity difference between two grid points cause significant entropy conservation error and result in the different entropy conservation properties of the tested non-dissipative schemes. Furthermore, the KEEP schemes are redefined based on the present entropy-error analysis. In the redefined KEEP schemes, the formulation does not contain logarithmic means, and the strictness of entropy conservation can be adjusted easily by the truncation order of the Maclaurin expansions. Finally, the present entropy-error analysis and the redefined KEEP schemes are extended to the generalized curvilinear coordinates.

    DOI: 10.1016/j.jcp.2022.111494

    Web of Science

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  • Modified wavenumber and aliasing errors of split convective forms for compressible flows 査読

    Y. Kuya, S. Kawai

    Journal of Computational Physics   464   111336-1 - 111336-26   2022年9月   ISSN:0021-9991 eISSN:1090-2716

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Computational Physics  

    The spectral characteristics of split convective forms for compressible flows in finite difference methods are studied. It has been widely argued that the split forms are capable of reducing aliasing errors, based on the studies that consider spectral methods. However, the theoretical analysis shown here reveals that the split forms do not reduce aliasing errors in finite difference methods but rather increase aliasing errors more than the divergence form. This is because the modified wavenumber of the split forms may not become zero at the Nyquist wavenumber and is larger than that of the divergence form in the high wavenumber range. Correspondingly, this study also concludes that the superior numerical stability of kinetic energy preserving or kinetic energy and entropy preserving schemes, in which the split forms are used, is due to the enhanced preservation property of the kinetic energy and entropy and not the reduction of aliasing errors in finite difference methods. The spectral characteristics shown in the numerical tests are in good agreement with the theoretical analysis performed in this study.

    DOI: 10.1016/j.jcp.2022.111336

    Web of Science

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  • 有翼大気圏再突入機の空力特性予測に適したプリズム格子生成法 査読

    岡野 泰人, 久谷 雄一, 澤田 惠介, 丹野 英幸

    日本航空宇宙学会論文集   70 ( 5 )   152 - 161   2022年   ISSN:1344-6460 eISSN:2432-3691

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Japan Society for Aeronautical and Space Sciences  

    DOI: 10.2322/jjsass.70.152

  • High-order accurate kinetic-energy and entropy preserving (KEEP) schemes on curvilinear grids 査読

    Y. Kuya, S. Kawai

    Journal of Computational Physics   442   110482-1 - 110482-35   2021年10月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

    DOI: 10.1016/j.jcp.2021.110482

  • Numerical study of flowfield around a multislotted high-lift wing 査読

    Y. Kuya, R. Ito, M. Maki, K. Sawada

    Journal of Aircraft   58 ( 2 )   383 - 389   2021年3月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

    DOI: 10.2514/1.C035809

  • Preventing spurious pressure oscillations in split convective form discretization for compressible flows 査読

    N. Shima, Y. Kuya, Y. Tamaki, S. Kawai

    Journal of Computational Physics   427   110060-1 - 110060-10   2021年2月

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  • Numerical study of transonic shock buffet control over a supercritical airfoil 査読

    Y. Kuya, K. Boda, K. Sawada

    Journal of Aircraft   57 ( 6 )   1242 - 1251   2020年11月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

    DOI: 10.2514/1.C035902

  • Physics and modeling of trailing-edge stall phenomena for wall-modeled large-eddy simulation 査読

    Y. Tamaki, Y. Fukushima, Y. Kuya, S. Kawai

    Physical Review Fluids   5   074602-1 - 074602-20   2020年7月

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  • A stable and non-dissipative kinetic energy and entropy preserving (KEEP) scheme for non-conforming block boundaries on Cartesian grids 査読

    Y. Kuya, S. Kawai

    Computers & Fluids   200   104427-1 - 104427-20   2020年3月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

    DOI: 10.1016/j.compfluid.2020.104427

  • 動径基底関数を用いた遷音速フラッタ境界の高速予測法の研究 査読

    澤木悠太, 久谷雄一, 澤田惠介

    航空宇宙技術   18   133 - 141   2019年7月

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  • ハイブリッド非構造格子に対するスペクトラルボリューム法の格子収束性に関する研究 査読

    澤木悠太, 久谷雄一, 澤田惠介

    航空宇宙技術   18   9 - 18   2019年1月

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  • Kinetic energy and entropy preserving schemes for compressible flows by split convective forms 査読

    Y. Kuya, K. Totani, S. Kawai

    Journal of Computational Physics   375   823 - 853   2018年12月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

    DOI: 10.1016/j.jcp.2018.08.058

  • Multifidelity surrogate modeling of experimental and computational aerodynamic data sets 査読

    Y. Kuya, K. Takeda, X. Zhang, A. I. J. Forrester

    AIAA Journal   49 ( 2 )   289 - 298   2011年2月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

    DOI: 10.2514/1.J050384

  • Computational investigation of a race car wing with vortex generators in ground effect 査読

    Y. Kuya, K. Takeda, X. Zhang

    Journal of Fluids Engineering   132 ( 2 )   021102-1 - 021102-8   2010年2月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

    DOI: 10.1115/1.4000741

  • Flow separation control on a race car wing with vortex generators in ground effect 査読

    Y. Kuya, K. Takeda, X. Zhang, S. Beeton, T. Pandaleon

    Journal of Fluids Engineering   131 ( 12 )   121102-1 - 121102-8   2009年12月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

    DOI: 10.1115/1.4000420

  • Flow physics of a race car wing with vortex generators in ground effect 査読

    Y. Kuya, K. Takeda, X. Zhang, S. Beeton, T. Pandaleon

    Journal of Fluids Engineering   131 ( 12 )   121103-1 - 121103-9   2009年12月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

    DOI: 10.1115/1.4000423

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MISC

所属学協会

  • アメリカ物理学会

    2024年7月 - 現在

  • 情報処理学会 (量子ソフトウェア研究会)

    2024年4月 - 現在

  • 日本流体力学会

    2020年2月 - 現在

  • 日本航空宇宙学会

    2017年4月 - 現在

  • アメリカ航空宇宙学会

    2009年4月 - 現在

委員歴

  • 日本航空宇宙学会   空力部門幹事  

    2025年4月 - 現在   

  • 日本航空宇宙学会   会誌編集委員  

    2024年4月 - 2025年3月   

  • 日本航空宇宙学会   空力部門委員  

    2024年4月 - 2025年3月   

  • 日本航空宇宙学会   北部支部幹事  

    2024年4月 - 2025年3月   

  • 日本流体力学会 年会2024   主幹事  

    2023年5月 - 2024年9月   

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 量子機械学習による流体解析の加速 -流体画像計測の超解像-

    研究課題/領域番号:25H00712  2025年4月 - 2028年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A) 

    久谷 雄一

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    担当区分:研究代表者  資金種別:科研費

  • 量子コンピュータを用いた収束計算を必要としない近似流体計算

    研究課題/領域番号:JPMJFR2342  2024年10月 - 2032年3月

    国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)  創発的研究支援事業 

    久谷 雄一

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    資金種別:科研費以外の競争的資金

  • 量⼦アニーリングによる空⼒形状ブラックボックス最適化

    研究課題/領域番号:J240001504  2024年6月 - 2025年3月

    JAXA  JAXA 航空イノベーションチャレンジ2024 

    久谷 雄一 

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    担当区分:研究代表者  資金種別:受託研究

  • 量子アニーリングコンピュータに実装可能な流体計算アルゴリズムの構築

    研究課題/領域番号:22K04530  2022年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会   科学研究費助成事業 基盤研究(C) 

    久谷 雄一

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    担当区分:研究代表者  資金種別:科研費

    次世代のコンピュータと称される量子コンピュータによる流体計算の実現は学術界だけでなく産業界においても期待されている.しかし,量子コンピュータがまともな流体計算に応用された例は未だない.量子コンピュータの中でも量子アニーリングコンピュータはすでに実用化されているが0と1の二値のみを扱う組合せ最適化問題に特化したマシンとなっているため,量子アニーリングコンピュータに対する流体計算アルゴリズムは未だ提案されていない.そこで本研究では,量子アニーリングコンピュータに実装可能な流体計算アルゴリズムを構築し,実際に量子アニーリングコンピュータ上で流体計算を行うことを目指す.

    CiNii Research

  • 数理モデルに基いた流れ場の種類によらない新しい層流-乱流遷移CFDモデルの構築

    研究課題/領域番号:18K04556  2018年4月 - 2021年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C) 

    久谷 雄一

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    担当区分:研究代表者  資金種別:科研費

担当授業科目

  • 力学基礎

    2025年4月 - 現在   前期

  • 高速気体力学

    2025年4月 - 現在   後期