2022/06/25 更新

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コウノ ハルヒコ
河野 晴彦
KOHNO Haruhiko
Scopus 論文情報  
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Citation Countは当該年に発表した論文の被引用数

所属
大学院情報工学研究院 物理情報工学研究系
職名
准教授
メールアドレス
メールアドレス
研究室住所
福岡県飯塚市川津680-4
外部リンク

研究キーワード

  • 電磁流体力学

  • プラズマ物理

  • 応用数学

  • 数値流体力学

研究分野

  • エネルギー / 核融合学

  • エネルギー / プラズマ科学

  • 情報通信 / 計算科学

  • ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 流体工学

出身学校

  • 2000年03月   慶應義塾大学   理工学部   機械工学科   卒業   日本国

出身大学院

  • 2011年05月   マサチューセッツ工科大学   原子力理工学科(Department of Nuclear Science & Engineering)   博士課程・博士後期課程   修了   アメリカ合衆国

  • 2003年03月   慶應義塾大学   理工学研究科   開放環境科学専攻   博士課程・博士後期課程   修了   日本国

取得学位

  • マサチューセッツ工科大学  -  博士(Sc.D.)   2011年06月

  • 慶應義塾大学  -  博士(工学)   2003年03月

学内職務経歴

  • 2019年04月 - 現在   九州工業大学   大学院情報工学研究院   物理情報工学研究系     准教授

  • 2013年04月 - 2019年03月   九州工業大学   大学院情報工学研究院   機械情報工学研究系     准教授

学外略歴

  • 2012年07月 - 2013年03月   九州大学   稲盛フロンティア研究センター   特任助教   日本国

  • 2011年07月 - 2012年06月   リーハイ大学   物理学科   リサーチサイエンティスト   アメリカ合衆国

  • 2005年05月 - 2006年07月   コヴェントリー大学   応用数学研究センター   日本学術振興会海外特別研究員   グレートブリテン・北アイルランド連合王国(英国)

  • 2003年08月 - 2005年01月   マサチューセッツ工科大学   機械工学科   日本学術振興会特別研究員   アメリカ合衆国

所属学会・委員会

  • 2021年02月 - 現在   日本計算工学会   日本国

  • 2017年06月 - 現在   プラズマ・核融合学会   日本国

  • 2013年01月 - 現在   日本機械学会   日本国

論文

  • 直流磁場下における導電性流体の2次元スロッシング解析

    澁田 謙太, 河野 晴彦

    日本機械学会九州支部講演論文集 ( 日本機械学会 )   2021.74 ( 0 )   2021年01月

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    担当区分:責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    DOI: 10.1299/jsmekyushu.2021.74.E44

    CiNii Article

    その他リンク: https://ci.nii.ac.jp/naid/130008092373

  • Convergence improvement of the simultaneous relaxation method used in the finite element analysis of incompressible fluid flows 査読有り 国際誌

    Haruhiko Kohno

    Engineering Computations (Swansea, Wales) ( Emerald Publishing )   37 ( 2 )   481 - 500   2020年03月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    Purpose: This paper aims to present an improved finite element method used for achieving faster convergence in simulations of incompressible fluid flows. For stable computations of incompressible fluid flows, it is important to ensure that the flow field satisfies the equation of continuity in each element of a generally distorted mesh. The study aims to develop a numerical approach that satisfies this requirement based on the highly simplified marker-and-cell (HSMAC) method and increases computational speed by introducing a new algorithm into the simultaneous relaxation of velocity and pressure. Design/methodology/approach: First, the paper shows that the classical HSMAC method is equivalent to a Jacobi-type method in terms of the simultaneous relaxation of velocity and pressure. Then, a Gauss–Seidel or successive over-relaxation (SOR)-type method is introduced in the Newton–Raphson iterations to take into account all the derivative terms in the first-order Taylor series expansion of a nodal-averaged error explicitly. Here, the nine-node quadrilateral (Q2–Q1) elements are used. Findings: The new finite element approach based on the improved HSMAC algorithm is tested on fluid flow problems including the lid-driven square cavity flow and the flow past a circular cylinder. The results show significant improvement of the convergence property with the accuracy of the numerical solutions kept unchanged even on a highly distorted mesh. Originality/value: To the best of the author’s knowledge, the idea of using the Gauss–Seidel or SOR method in the simultaneous relaxation procedure of the HSMAC method has not been proposed elsewhere.

    DOI: 10.1108/EC-02-2019-0069

    Scopus

    その他リンク: https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=85071120939&origin=inward

  • 環状流路内における進行磁場により駆動される電磁流体流れの3次元数値解析

    牟禮 良晃, 河野 晴彦

    計算力学講演会講演論文集 ( 日本機械学会 )   2019.32 ( 0 )   2019年09月

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    担当区分:責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    Three-dimensional numerical simulation of incompressible, magnetohydrodynamic flows under traveling magnetic fields are carried out, which takes into account the coupling with the electromagnetic field in the solid and gas regions. A numerical scheme is constructed by combining the Galerkin finite element method and the edge-element based finite element method, which are applied to the discretizations of Navier-Stokes equations and the electromagnetic field equations, respectively. The solution algorithm for fluid flow is based on an explicit fractional step approach and the simultaneous relaxation of velocity and pressure to satisfy the continuity equation. The electromagnetic field equations are formulated with the use of the magnetic vector potential which is defined on the edge elements. Numerical simulations of the MHD flows in an annular channel are carried out under traveling magnetic fields. It is confirmed that the magnitude and oscillation amplitude of the z-component of the velocity becomes larger with the increase in the Hartmann number. It is also shown that the frequency of the velocity pulsation is doubled than the frequency of the externally applied traveling magnetic field.

    DOI: 10.1299/jsmecmd.2019.32.028

    CiNii Article

    その他リンク: https://ci.nii.ac.jp/naid/130007817209

  • ALE法を用いた2次元スロッシング解析における安定性向上の検討

    小島 拓人, 河野 晴彦

    計算力学講演会講演論文集 ( 日本機械学会 )   2019.32 ( 0 )   2019年09月

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    担当区分:責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    In this study, we investigate the stability required for a two-dimensional sloshing analysis with the use of an arbitrary Lagrangian–Eulerian (ALE) method. Here, two well-known upwind methods are employed for the discretization of the kinematic condition on the free surface: SUPG and CIP methods. On the other hand, the Navier-Stokes equations are discretized by a finite element scheme without any upwind method to see whether the stability is retained solely by introducing an appropriate upwind method into the calculation on the free surface. It is shown in both primary and tertiary modes that stable results are obtained when the CIP method is employed, while unstable grid-scale oscillations are observed at some point when the SUPG method is used. This suggests that a semi-Lagrangian scheme is essential for stable computation based on the ALE formulation.

    DOI: 10.1299/jsmecmd.2019.32.073

    CiNii Article

    その他リンク: https://ci.nii.ac.jp/naid/130007817141

  • 正方形ダクト内における交流磁場下の3次元電磁流体流れ解析

    坂井 駿介, 牟禮 良晃, 河野 晴彦

    計算力学講演会講演論文集 ( 日本機械学会 )   2019.32 ( 0 )   2019年09月

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    担当区分:責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    In our previous work, a three-dimensional numerical scheme for analyzing magnetohydrodynamic (MHD) flows under alternating-current magnetic fields was constructed, which takes into account the coupling with the electromagnetic fields in the solid and gas regions. In this study, a periodic boundary condition and an external traveling-wave magnetic field are introduced into the numerical scheme to investigate the dependences of the MHD flow in a square duct on the Hartmann number and the phase velocity of the external magnetic field. It is shown that the flow in the axial direction is encouraged with the increase in the Hartmann number or the angular frequency, while an opposite behavior is observed in terms of the oscillation amplitude of the fluid flow.

    DOI: 10.1299/jsmecmd.2019.32.103

    CiNii Article

    その他リンク: https://ci.nii.ac.jp/naid/130007817254

  • Calculation of RF sheath properties from surface wave-fields: a post-processing method 査読有り 国際誌

    J. R. Myra, H. Kohno

    Plasma Physics and Controlled Fusion ( IOP Publishing )   61 ( 9 )   095003   2019年07月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    © 2019 IOP Publishing Ltd. In ion cyclotron range of frequency (ICRF) experiments in fusion research devices, radio frequency (RF) sheaths form where plasma, strong RF wave fields and material surfaces coexist. These RF sheaths affect plasma material interactions such as sputtering and localized power deposition, as well as the global RF wave fields themselves. RF sheaths may be modeled by employing a sheath boundary condition (BC) in place of the more customary conducting wall (CW) BC; however, there are still many ICRF computer codes that do not implement the sheath BC. In this paper we present a method for post-processing results obtained with the CW-BC. The post-processing method produces results that are equivalent to those that would have been obtained with the RF sheath BC, under certain assumptions. The post-processing method is also useful for verification of sheath BC implementations and as a guide to interpretation and understanding of the role of RF sheaths and their interactions with the waves that drive them.

    DOI: 10.1088/1361-6587/ab2f41

    Kyutacar

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    その他リンク: https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=85072074100&origin=inward

  • Radio frequency wave interactions with a plasma sheath: The role of wave and plasma sheath impedances 査読有り 国際誌

    J. R. Myra, H. Kohno

    Physics of Plasmas ( AIP Publishing )   26 ( 5 )   052503   2019年05月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    © 2019 Author(s). Radio frequency (RF) sheaths form near surfaces where plasma and strong RF fields coexist. The effect of these RF sheaths on wave propagation near the boundary can be characterized by an effective sheath impedance that includes both resistive and capacitive contributions describing RF sheath rectification and RF power absorption in the sheath [J. R. Myra and D. A. D'Ippolito, Phys. Plasmas 22, 062507 (2015)]. Here, we define a dimensionless parameter, the ratio of incoming wave impedance to the sheath impedance, which determines the characteristics of the interaction, ranging from quasi-conducting to quasi-insulating, or in the case of matched impedances, to either perfect absorption or a sheath-plasma resonance. A semi-analytical analysis is carried out for electrostatic slow waves in the ion cyclotron range of frequencies. For the propagating slow wave case, where the incident wave is partially reflected, the fraction of power dissipated in the sheath is calculated. For the evanescent slow wave case, which admits a sheath-plasma resonance, an amplification factor is calculated. Using the impedance ratio approach, RF sheath interactions are characterized for a range of RF wave and plasma parameters including plasma density, magnetic field angle with respect to the surface, wave frequency, and wave-vector components tangent to the surface. For a particularly interesting example case, results are compared with the rfSOL code [H. Kohno and J. R. Myra, Comput. Phys. Commun. 220, 129 (2017)]. Finally, electromagnetic effects, absent from the semi-analytical analysis, are assessed.

    DOI: 10.1063/1.5088343

    Kyutacar

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    その他リンク: https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=85065617431&origin=inward

  • Radio-frequency wave interactions with a plasma sheath in oblique-angle magnetic fields using a sheath impedance model 査読有り 国際誌

    H. Kohno, J. R. Myra

    Physics of Plasmas ( AIP Publishing )   26 ( 2 )   022507   2019年02月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    © 2019 Author(s). The physics of interactions between waves in plasmas and sheaths for background magnetic fields which make oblique angles with sheath surfaces is studied with the use of the self-consistent finite element code rfSOL incorporating the recently developed sheath impedance model [J. R. Myra, Phys. Plasmas 24, 072507 (2017)]. The calculation based on this model employs the generalized sheath boundary condition (sheath BC), which surpasses the previously used capacitive sheath BC in reliability by taking into account the contributions of the ion and electron currents in the sheath and the displacement current. A series of numerical simulations is carried out in two-dimensional slab geometry with a flat or curved sheath surface as part of the boundary. It is shown that the sheath-plasma wave appears when the equilibrium magnetic field line angle with respect to the sheath surface is small, the absolute value of the radio-frequency (RF) sheath voltage is large, and the plasma density is slightly higher than the lower hybrid resonance density (LHR density), all of which bring the sheath property closer to being capacitive. It is also shown that the sharp variation of the magnetic field line angle along the sheath surface can sensitively affect the maximum absolute value of the RF sheath voltage at a plasma density slightly lower than the LHR density.

    DOI: 10.1063/1.5054920

    Kyutacar

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    その他リンク: https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=85061370566&origin=inward

  • 交流磁場下における導体壁に囲まれた電磁流体流れの3次元数値解析 査読有り

    牟禮 良晃, 河野 晴彦

    日本機械学会論文集 ( 日本機械学会 )   84 ( 863 )   17-00589   2018年07月

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    担当区分:責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    Three-dimensional (3D) numerical simulation of incompressible, magnetohydrodynamic (MHD) flows under alternating-current (AC) magnetic fields are carried out, which takes into account the coupling with the electromagnetic fields in the solid and gas regions. A numerical scheme is constructed by combining the Galerkin finite element method and the edge-element based finite element method, which are applied to the discretizations of the Navier–Stokes equations and the electromagnetic field equations, respectively. The solution algorithm for fluid flow is based on an explicit fractional step approach and the simultaneous relaxation of velocity and pressure to satisfy the continuity equation. The electromagnetic field equations are formulated with the use of the magnetic vector potential which is defined on the edge elements. In the proposed numerical scheme, the advection term in the induction equation is not neglected, because the scheme needs to deal with the condition where the advection term is the same order with the diffusion term in that equation. The validity of the numerical scheme is verified through the analysis of the electromagnetic field under a direct-current magnetic field, and numerical simulations of the MHD flows under spatially uniform AC magnetic fields are carried out. It is confirmed that the spatio-temporal mean Lorentz force in the conducting fluid becomes weaker with the increase in the dimensionless frequency due to the skin effect. It is also shown that the flow pattern in a hexahedral closed domain is largely changed when the frequency is getting higher, which is associated with the change in the Lorentz force profile.

    DOI: 10.1299/transjsme.17-00589

    CiNii Article

    その他リンク: https://ci.nii.ac.jp/naid/130007419065

  • A finite element procedure for radio-frequency sheath-plasma interactions based on a sheath impedance model 査読有り 国際誌

    H. Kohno, J. R. Myra

    Computer Physics Communications ( Elsevier B.V. )   220   129 - 142   2017年11月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    A finite element code that solves self-consistent radio-frequency (RF) sheath-plasma interaction problems is improved by incorporating a generalized sheath boundary condition in the macroscopic solution scheme. This sheath boundary condition makes use of a complex sheath impedance including both the sheath capacitance and resistance, which enables evaluation of not only the RF voltage across the sheath but also the power dissipation in the sheath. The newly developed finite element procedure is applied to cases where the background magnetic field is perpendicular to the sheath surface in one- and two-dimensional domains filled by uniform low- and high-density plasmas. The numerical results are compared with those obtained by employing the previous capacitive sheath model at a typical frequency for ion cyclotron heating used in fusion experiments. It is shown that for sheaths on the order of 100 V in a high-density plasma, localized RF power deposition can reach a level which causes material damage. It is also shown that the sheath-plasma wave resonances predicted by the capacitive sheath model do not occur when parameters are such that the generalized sheath impedance model substantially modifies the capacitive character of the sheath. Possible explanations for the difference in the maximum RF sheath voltage depending on the plasma density are also discussed.

    DOI: 10.1016/j.cpc.2017.06.025

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    その他リンク: https://www.scopus.com/record/display.uri?eid=2-s2.0-85029283167&origin=inward&txGid=188aa8e6a5dca1fb100b8330cda5b757

  • A post-processing method to simulate the generalized RF sheath boundary condition 査読有り 国際誌

    James R. Myra, Haruhiko Kohno

    EPJ Web of Conferences ( EDP Sciences )   157   03037   2017年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)

    © 2017 The authors, published by EDP Sciences. For applications of ICRF power in fusion devices, control of RF sheath interactions is of great importance. A sheath boundary condition (SBC) was previously developed to provide an effective surface impedance for the interaction of the RF sheath with the waves. The SBC enables the surface power flux and rectified potential energy available for sputtering to be calculated. For legacy codes which cannot easily implement the SBC, or to speed convergence in codes which do implement it, we consider here an approximate method to simulate SBCs by post-processing results obtained using other, e.g. conducting wall, boundary conditions. The basic approximation is that the modifications resulting from the generalized SBC are driven by a fixed incoming wave which could be either a fast wave or a slow wave. The method is illustrated in slab geometry and compared with exact numerical solutions; it is shown to work very well.

    DOI: 10.1051/epjconf/201715703037

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    その他リンク: https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=85032637844&origin=inward

  • A mixed-interpolation finite element method for incompressible thermal flows of electrically conducting fluids 査読有り 国際誌

    Haruhiko Kohno

    International Journal for Numerical Methods in Fluids ( Wiley )   83 ( 11 )   813 - 840   2017年04月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd. A new mixed-interpolation finite element method is presented for the two-dimensional numerical simulation of incompressible magnetohydrodynamic (MHD) flows which involve convective heat transfer. The proposed method applies the nodal shape functions, which are locally defined in nine-node elements, for the discretization of the Navier–Stokes and energy equations, and the vector shape functions, which are locally defined in four-node elements, for the discretization of the electromagnetic field equations. The use of the vector shape functions allows the solenoidal condition on the magnetic field to be automatically satisfied in each four-node element. In addition, efficient approximation procedures for the calculation of the integrals in the discretized equations are adopted to achieve high-speed computation. With the use of the proposed numerical scheme, MHD channel flow and MHD natural convection under a constant applied magnetic field are simulated at different Hartmann numbers. The accuracy and robustness of the method are verified through these numerical tests in which both undistorted and distorted meshes are employed for comparison of numerical solutions. Furthermore, it is shown that the calculation speed for the proposed scheme is much higher compared with that for a conventional numerical integration scheme under the condition of almost the same memory consumption. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.

    DOI: 10.1002/fld.4292

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    その他リンク: https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=84990202195&origin=inward

  • 2次元移流問題におけるCIP法に基づく離散化手法の比較

    河野 雄太, 河野 晴彦

    日本機械学会九州支部講演論文集 ( 日本機械学会 )   2017.70 ( 0 )   259 - 260   2017年01月

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    担当区分:責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    DOI: 10.1299/jsmekyushu.2017.70.818

    CiNii Article

    その他リンク: https://ci.nii.ac.jp/naid/130007099682

  • An improved rf-sheath boundary condition and implications for ICRF modeling 査読有り

    J. R. Myra, H. Kohno

    26th IAEA Fusion Energy Conference, Kyoto, Japan, 17-22 October 2016, paper IAEA-CN-234/TH/P4-31   2016年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)

    Japan   Kyoto   2016年10月17日  -  2016年10月22日

  • Erratum: "Numerical investigation of fast-wave propagation and radio-frequency sheath interaction with a shaped tokamak wall" [Phys. Plasmas 22, 072504 (2015)] 査読有り

    H. Kohno, J. R. Myra, D. A. D'Ippolito

    Physics of Plasmas   23 ( 8 )   089901-1 - 089901-4   2016年08月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    DOI: 10.1063/1.4960384

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  • An efficient, high-order finite element method using the nodal averaging technique for incompressible fluid flows 査読有り

    Haruhiko Kohno

    Computer Physics Communications   195   68 - 76   2015年10月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    DOI: 10.1016/j.cpc.2015.05.002

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  • Numerical investigation of fast-wave propagation and radio-frequency sheath interaction with a shaped tokamak wall 査読有り

    H. Kohno, J. R. Myra, D. A. D'Ippolito

    Physics of Plasmas   22 ( 7 )   072504-1 - 072504-12   2015年07月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    DOI: 10.1063/1.4926449

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  • Calculation of contact angles at triple phase boundary in solid oxide fuel cell anode using the level set method 査読有り

    Xiaojun Sun, Yosuke Hasegawa, Haruhiko Kohno, Zhenjun Jiao, Koji Hayakawa, Kohei Okita, Naoki Shikazono

    Materials Characterization   96   100 - 107   2014年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    A level set method is applied to characterize the three dimensional structures of nickel, yttria stabilized zirconia and pore phases in solid oxide fuel cell anode reconstructed by focused ion beam-scanning electron microscope. A numerical algorithm is developed to evaluate the contact angles at the triple phase boundary based on interfacial normal vectors which can be calculated from the signed distance functions defined for each of the three phases. Furthermore, surface tension force is estimated from the contact angles by assuming the interfacial force balance at the triple phase boundary. The average contact angle values of nickel, yttria stabilized zirconia and pore are found to be 143°-156°, 83°-138° and 82°-123°, respectively. The mean contact angles remained nearly unchanged after 100 hour operation. However, the contact angles just after reduction are different for the cells with different sintering temperatures. In addition, standard deviations of the contact angles are very large especially for yttria stabilized zirconia and pore phases. The calculated surface tension forces from mean contact angles were close to the experimental values found in the literature. Slight increase of surface tensions of nickel/pore and nickel/yttria stabilized zirconia were observed after operation. Present data are expected to be used not only for the understanding of the degradation mechanism, but also for the quantitative prediction of the microstructural temporal evolution of solid oxide fuel cell anode. © 2014 Elsevier Inc.

    DOI: 10.1016/j.matchar.2014.07.020

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    その他リンク: https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=84905373556&origin=inward

  • Radio-frequency sheath-plasma interactions with magnetic field tangency points along the sheath surface 査読有り

    H. Kohno, J. R. Myra, D. A. D'Ippolito

    Physics of Plasmas   20 ( 8 )   082514-1 - 082514-9   2013年08月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    DOI: 10.1063/1.4818991

  • A new method for the level set equation using a hierarchical-gradient truncation and remapping technique 査読有り

    Haruhiko Kohno, Jean-Christophe Nave

    Computer Physics Communications   184 ( 6 )   1547 - 1554   2013年06月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    DOI: 10.1016/j.cpc.2013.02.002

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  • Detailed transport-reaction models for SOFC Ni-YSZ patterned anodes: A critical inquiry 査読有り

    H. Kohno, S. Liu, T. Ogura, T. Ishimoto, D. S. Monder, K. Karan, M. Koyama

    ECS Transactions   57 ( 1 )   2821 - 2830   2013年01月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)

    Understanding the detailed physicochemical mechanisms for the electro-oxidation of fuel at the triple phase boundaries (TPBs) in solid oxide fuel cell (SOFC) anodes is a key step towards improving SOFC performance. Significant efforts have been directed toward this goal via both experimental and computational modeling studies. In particular, patterned Ni anode on a planar YSZ substrate has been examined because of its well-defined twodimensional geometry that in principle offers the advantages of known TPB length and minimization of mass transport effects. A common formulation for such patterned anodes considers modeling of surface reactions and diffusion on both electrode and electrolyte surfaces, along with charge-transfer reactions at the TPBs based on elementary kinetics. In this study, we review the theoretical approaches proposed by several authors and offer a critique of their methods. © The Electrochemical Society.

    DOI: 10.1149/05701.2821ecst

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    その他リンク: https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=84905040215&origin=inward

  • A finite element procedure for radio-frequency sheath-plasma interactions in the ion cyclotron range of frequencies 査読有り

    H. Kohno, J. R. Myra, D. A. D'Ippolito

    Computer Physics Communications   183 ( 10 )   2116 - 2127   2012年10月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    DOI: 10.1016/j.cpc.2012.05.014

    Scopus

  • Numerical analysis of radio-frequency sheath-plasma interactions in the ion cyclotron range of frequencies 査読有り

    H. Kohno, J. R. Myra, D. A. D'Ippolito

    Physics of Plasmas   19 ( 1 )   012508-1 - 012508-9   2012年01月

     詳細を見る

    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    DOI: 10.1063/1.3677262

    Scopus

  • Progress on quantitative modeling of rf sheaths 招待有り 査読有り

    D. A. D'Ippolito, J. R. Myra, H. Kohno, J. C. Wright

    AIP Conference Proceedings   1406   195 - 202   2011年12月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)

    A new quantitative approach for computing the rf sheath potential is described, which incorporates plasma dielectric effects and the relative geometry of the magnetic field and the material boundaries. The new approach uses a modified boundary condition ("rf sheath BC") that couples the rf waves and the sheaths at the boundary. It treats the sheath as a thin vacuum region and matches the fields across the plasma-vacuum boundary. When combined with the Child-Langmuir Law (relating the sheath width and sheath potential), the model permits a self-consistent determination of the sheath parameters and the rf electric field at the sheath-plasma boundary. Semi-analytic models using this BC predict a number of general features, including a sheath voltage threshold, a dimensionless parameter characterizing rf sheath effects, and the existence of sheath plasma waves with an associated resonance. Since the sheath BC is nonlinear and dependent on geometry, computing the sheath potential numerically is a challenging computational problem. Numerical results will be presented from a new parallel-processing finite-element rf wave code for the tokamak scrape-off layer (called "rfSOL"). The code has verified the physics predicted by analytic theory in 1D, and extended the solutions into model 2D geometries. The numerical calculations confirm the existence of multiple roots and hysteresis effects, and parameter studies have been carried out. Areas for future work will be discussed. © 2011 American Institute of Physics.

    DOI: 10.1063/1.3664959

    Scopus

    その他リンク: https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=84857973915&origin=inward

  • A finite element procedure for multiscale wave equations with application to plasma waves 査読有り

    H. Kohno, K.-J. Bathe, J. C. Wright

    Computers & Structures   88 ( 1-2 )   87 - 94   2010年01月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    DOI: 10.1016/j.compstruc.2009.05.001

    Scopus

  • Finite element analysis of interfacial instability in aluminium reduction cells in a uniform, vertical magnetic field 査読有り

    H. Kohno, S. Molokov

    International Journal of Engineering Science   45 ( 2-8 )   644 - 659   2007年08月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    DOI: 10.1016/j.ijengsci.2007.03.016

  • Interfacial instability in aluminium reduction cells in a vertical magnetic field with a transverse gradient to the sidewall 査読有り

    H. Kohno, S. Molokov

    Physics Letters A   366 ( 6 )   600 - 605   2007年07月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    DOI: 10.1016/j.physleta.2006.12.074

  • A nine-node quadrilateral FCBI element for incompressible fluid flows 査読有り

    Haruhiko Kohno, Klaus-Jurgen Bathe

    Communications in Numerical Methods in Engineering   22 ( 8 )   917 - 931   2006年08月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    DOI: 10.1002/cnm.861

  • A flow-condition-based interpolation finite element procedure for triangular grids 査読有り

    Haruhiko Kohno, Klaus-Jurgen Bathe

    International Journal for Numerical Methods in Fluids   51 ( 6 )   673 - 699   2006年06月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    DOI: 10.1002/fld.1246

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著書

口頭発表・ポスター発表等

  • Numerical analysis of the time-dependent radio-frequency sheath behavior using a two-dimensional microscale model

    Haruhiko Kohno, James R. Myra

    The 30th International Toki Conference on Plasma and Fusion Research  2021年11月  National Institute for Fusion Science

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    開催期間: 2021年11月16日 - 2021年11月19日   記述言語:英語   開催地:Online Conference   国名:日本国  

  • Investigation of a two-dimensional microscale RF sheath model

    J. R. Myra, H. Kohno

    63rd Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics  2021年11月  American Physical Society

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    開催期間: 2021年11月08日 - 2021年11月12日   記述言語:英語   開催地:Pittsburgh, Pennsylvania   国名:アメリカ合衆国  

  • Development of a non-linear rf sheath benchmark suite

    J. C. Wright, C. Migliore, J. R. Myra, D. Curreli, D. N. Smithe, T. G. Jenkins, M. L. Stowell, D. L. Green, C. J. Beers, T. Younkin, S. Shiraiwa, N. Bertelli, M. J. Poulos, H. Kohno

    63rd Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics  2021年11月  American Physical Society

     詳細を見る

    開催期間: 2021年11月08日 - 2021年11月12日   記述言語:英語   開催地:Pittsburgh, Pennsylvania   国名:アメリカ合衆国  

  • ALE有限要素法による直流磁場下における導電性液滴の振動の数値解析

    澁田 謙太,河野 晴彦

    日本機械学会2021年度年次大会  2021年09月  日本機械学会

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    開催期間: 2021年09月05日 - 2021年09月08日   記述言語:日本語   開催地:Zoom meetingによるオンライン方式で開催   国名:日本国  

  • 直流磁場下における導電性流体の2次元スロッシング解析

    澁田 謙太,河野 晴彦

    第74期総会・講演会  2021年03月  日本機械学会 九州支部

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    開催期間: 2021年03月10日   記述言語:日本語   開催地:Webexによるオンライン方式で開催   国名:日本国  

  • ALE有限要素法による無重力下での液滴の振動の数値解析

    澁田 謙太,河野 晴彦

    第73期総会・講演会  2020年03月  日本機械学会 九州支部

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    開催期間: 2020年03月13日   記述言語:日本語   開催地:九州産業大学   国名:日本国  

  • 環状流路内における進行磁場により駆動される電磁流体流れの3次元数値解析

    牟禮 良晃,河野 晴彦

    第32回計算力学講演会  2019年09月  日本機械学会

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    開催期間: 2019年09月16日 - 2019年09月18日   記述言語:日本語   開催地:東洋大学 川越キャンパス   国名:日本国  

  • ALE法を用いた2次元スロッシング解析における安定性向上の検討

    小島 拓人,河野 晴彦

    第32回計算力学講演会  2019年09月  日本機械学会

     詳細を見る

    開催期間: 2019年09月16日 - 2019年09月18日   記述言語:日本語   開催地:東洋大学 川越キャンパス   国名:日本国  

  • 正方形ダクト内における交流磁場下の3次元電磁流体流れ解析

    坂井 駿介,牟禮 良晃,河野 晴彦

    第32回計算力学講演会  2019年09月  日本機械学会

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    開催期間: 2019年09月16日 - 2019年09月18日   記述言語:日本語   開催地:東洋大学 川越キャンパス   国名:日本国  

  • 非圧縮性流体解析における時間精度向上のための陽的反復解法

    小波石 崚介,牟禮 良晃,河野 晴彦

    九州学生会第50回卒業研究発表講演会  2019年03月  日本機械学会 九州支部

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    開催期間: 2019年03月01日   記述言語:日本語   開催地:佐賀大学 理工学部   国名:日本国  

  • 交流磁場下の3次元電磁流体流れにおける連成解析手法の検討

    久米川 知也,牟禮 良晃,河野 晴彦

    九州学生会第50回卒業研究発表講演会  2019年03月  日本機械学会 九州支部

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    開催期間: 2019年03月01日   記述言語:日本語   開催地:佐賀大学 理工学部   国名:日本国  

  • 進行磁場下における環状流路内の電磁流体流れの3次元数値解析

    牟禮 良晃,河野 晴彦

    第32回数値流体力学シンポジウム  2018年12月  日本流体力学会

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    開催期間: 2018年12月11日 - 2018年12月13日   記述言語:日本語   開催地:機械振興会館   国名:日本国  

  • Calculation of RF sheath properties from surface wave-fields: a post-processing method

    J. R. Myra, J. C. Wright, S. Shiraiwa, H. Kohno

    60th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics  2018年11月  American Physical Society

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    開催期間: 2018年11月05日 - 2018年11月09日   記述言語:英語   開催地:Portland, Oregon   国名:アメリカ合衆国  

  • 交流磁場下における非圧縮性電磁流体流れの3次元数値解析

    牟禮 良晃,河野 晴彦

    第23回計算工学講演会  2018年06月  日本計算工学会

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    開催期間: 2018年06月06日 - 2018年06月08日   記述言語:日本語   開催地:ウインクあいち   国名:日本国  

  • 一般化シースモデルを用いたRFシースの解析(理論およびシミュレーション)

    河野 晴彦, James R. Myra

    第7回ICRF加熱研究会  2017年12月  核融合科学研究所

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    開催期間: 2017年12月19日   記述言語:日本語   開催地:核融合科学研究所   国名:日本国  

  • Numerical analysis of radio-frequency sheath-plasma interactions based on a sheath impedance model

    Haruhiko Kohno, James R. Myra

    US-Japan Workshop on RF Physics 2017  2017年09月  General Atomics

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    開催期間: 2017年09月06日 - 2017年09月08日   記述言語:英語   開催地:Doubletree Suites by Hilton Hotel, Santa Monica   国名:アメリカ合衆国  

  • A post-processing method to simulate the generalized RF sheath boundary condition

    J. R. Myra, H. Kohno

    22nd Topical Conference on RF Power in Plasma (RFPPC 2017)  2017年05月  CEA Institute for Magnetic Fusion Research

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    開催期間: 2017年05月30日 - 2017年06月02日   記述言語:英語   開催地:Centre de Congres, Aix-en-Provence   国名:フランス共和国  

  • MPIおよびCUDAによる熱流体解析の高速化

    宇都 信一,河野 晴彦

    第70期総会・講演会  2017年03月  日本機械学会 九州支部

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    開催期間: 2017年03月14日   記述言語:日本語   開催地:佐賀大学 理工学部   国名:日本国  

  • 2次元移流問題におけるCIP法に基づく離散化手法の比較

    河野 雄太,河野 晴彦

    第70期総会・講演会  2017年03月  日本機械学会 九州支部

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    開催期間: 2017年03月14日   記述言語:日本語   開催地:佐賀大学 理工学部   国名:日本国  

  • ベクトル有限要素法を用いた交流磁場下における3次元電磁流体解析

    牟禮 良晃,河野 晴彦

    第70期総会・講演会  2017年03月  日本機械学会 九州支部

     詳細を見る

    開催期間: 2017年03月14日   記述言語:日本語   開催地:佐賀大学 理工学部   国名:日本国  

  • 一般化シースモデルを用いたRF波動とシースの連成シミュレーション

    河野 晴彦, James R. Myra

    第6回ICRF加熱研究会  2016年12月  核融合科学研究所

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    開催期間: 2016年12月27日   記述言語:日本語   開催地:核融合科学研究所   国名:日本国  

  • An improved RF-sheath boundary condition and implications for ICRF modeling

    J. R. Myra, H. Kohno

    26th IAEA Fusion Energy Conference  2016年10月  国際原子力機関

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    開催期間: 2016年10月17日 - 2016年10月22日   記述言語:英語   開催地:国立京都国際会館   国名:日本国  

  • Numerical investigation of radio-frequency sheath-plasma interaction with a shaped tokamak wall

    Haruhiko Kohno, James R. Myra, Daniel A. D'Ippolito

    US-Japan Workshop on RF Heating Physics 2016  2016年05月  核融合科学研究所

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    開催期間: 2016年05月18日 - 2016年05月20日   記述言語:英語   開催地:ボルファートとやま   国名:日本国  

  • CUDAによる電磁熱流体解析の高速化

    迫田 卓,河野 晴彦

    第69期総会・講演会  2016年03月  日本機械学会 九州支部

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    開催期間: 2016年03月15日   記述言語:日本語   開催地:熊本大学 工学部   国名:日本国  

  • 流れの有限要素法による自由表面の変形を有する電磁流体の数値解析

    梶山 祐甫,河野 晴彦

    第69期総会・講演会  2016年03月  日本機械学会 九州支部

     詳細を見る

    開催期間: 2016年03月15日   記述言語:日本語   開催地:熊本大学 工学部   国名:日本国  

  • 直流磁場下における上昇気泡の数値解析

    田中 宏幸,河野 晴彦

    第68期総会・講演会  2015年03月  日本機械学会 九州支部

     詳細を見る

    開催期間: 2015年03月13日   記述言語:日本語   開催地:福岡大学 工学部   国名:日本国  

  • ハイブリッド並列による電磁熱流体解析の高速化

    迫田 卓,宇都 信一,河野 晴彦

    第68期総会・講演会  2015年03月  日本機械学会 九州支部

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    開催期間: 2015年03月13日   記述言語:日本語   開催地:福岡大学 工学部   国名:日本国  

  • ベクトル有限要素法を用いた一様磁場下における3次元電磁熱流体解析

    牟禮 良晃,河野 晴彦

    九州学生会第46回卒業研究発表講演会  2015年03月  日本機械学会 九州支部

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    開催期間: 2015年03月03日   記述言語:日本語   開催地:北九州工業高等専門学校   国名:日本国  

  • Radio-frequency sheath-plasma interactions in a semi-realistic tokamak model

    Haruhiko Kohno, James R. Myra, Daniel A. D'Ippolito

    第12回核燃焼プラズマ統合コード研究会  2014年12月  九州大学 応用力学研究所

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    開催期間: 2014年12月11日 - 2014年12月12日   記述言語:英語   開催地:九州大学 筑紫キャンパス   国名:日本国  

  • 流れの有限要素法に適応しうる安定化手法の評価

    内田 渡,河野 晴彦

    九州学生会第45回卒業研究発表講演会  2014年03月  日本機械学会 九州支部

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    開催期間: 2014年03月04日   記述言語:日本語   開催地:九州大学 伊都キャンパス   国名:日本国  

  • 流れの有限要素法に適用しうる新たな近似法の評価

    梶山 祐甫,河野 晴彦

    九州学生会第45回卒業研究発表講演会  2014年03月  日本機械学会 九州支部

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    開催期間: 2014年03月04日   記述言語:日本語   開催地:九州大学 伊都キャンパス   国名:日本国  

  • 有限要素法によるマランゴニ対流の数値解析

    岩永 貴裕,河野 晴彦

    九州学生会第45回卒業研究発表講演会  2014年03月  日本機械学会 九州支部

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    開催期間: 2014年03月04日   記述言語:日本語   開催地:九州大学 伊都キャンパス   国名:日本国  

  • ベクトル有限要素法を用いた電磁熱流体の数値解析

    迫田 卓,河野 晴彦

    九州学生会第45回卒業研究発表講演会  2014年03月  日本機械学会 九州支部

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    開催期間: 2014年03月04日   記述言語:日本語   開催地:九州大学 伊都キャンパス   国名:日本国  

  • Radio-frequency sheath-plasma interactions in the ion cyclotron range of frequencies

    Haruhiko Kohno, James R. Myra, Daniel A. D'Ippolito

    第11回核燃焼プラズマ統合コード研究会  2013年12月  九州大学 応用力学研究所

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    開催期間: 2013年12月19日 - 2013年12月20日   記述言語:英語   開催地:九州大学 筑紫キャンパス   国名:日本国  

  • Radio-frequency sheath-plasma interactions with magnetic field tangency points along the sheath surface

    Haruhiko Kohno, James R. Myra, Daniel D. D'Ippolito

    8th Japan-Korea Workshop on Modeling and Simulation of Magnetic Fusion Plasmas  2013年08月  京都大学

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    開催期間: 2013年08月19日 - 2013年08月20日   記述言語:英語   開催地:京都大学 百周年時計台記念館   国名:日本国  

  • Role of magnetic field tangency points in ICRF sheath interactions

    J. R. Myra, D. A. D'Ippolito, H. Kohno

    20th Topical Conference on Radio Frequency Power in Plasmas  2013年06月  Associazione ENEA-Euratom sulla Fusione

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    開催期間: 2013年06月25日 - 2013年06月28日   記述言語:英語   開催地:Hotel Parco dei Principi, Sorrento   国名:イタリア共和国  

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工業所有権

  • 気泡又は介在物もしくは双方の除去装置及び除去方法

    河野 晴彦

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    出願番号:特願2020-150503  出願日:2020年09月08日

  • 気泡又は介在物もしくは双方の除去方法

    河野 晴彦, 岩永 貴裕

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    出願番号:特願2017-92912  出願日:2017年05月09日

    登録番号:特許第6948691号  登録日:2021年09月24日

講演

  • オンオフ切替式コイルを適用した気泡・介在物除去技術

    九州工業大学新技術説明会  2020年12月  科学技術振興機構、九州工業大学

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    発表言語:日本語   講演種別:招待講演   開催地:Zoomビデオウェビナーによるオンライン開催  

  • 昇降式コイルを適用した連続鋳造における新たな気泡除去技術

    九州工業大学新技術説明会  2016年12月  科学技術振興機構、九州工業大学

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    発表言語:日本語   講演種別:招待講演   開催地:JST東京本部別館1Fホール(東京・市ケ谷)  

  • Radio-frequency sheath-plasma interactions in the ion cyclotron range of frequencies

    核融合プラズマ研究セミナー  2015年06月 

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    発表言語:日本語   講演種別:招待講演   開催地:核融合科学研究所  

報道関係

学術関係受賞

  • The Young Researcher Fellowship Award for exemplary research in computational mechanics

    The Third M.I.T. Conference on Computational Fluid and Solid Mechanics   2005年06月14日

    H. Kohno

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    受賞国:アメリカ合衆国

  • 日本機械学会奨励賞(技術)2001年度

    日本機械学会   電磁場連成自由界面高精度FEMスキームの開発   2002年04月08日

    河野 晴彦

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    受賞国:日本国

科研費獲得実績

  • 磁力線と壁面の接点を有するマイクロスケールRFシースモデルの開発

    研究課題番号:22K03577  2022年04月 - 2025年03月   基盤研究(C)

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    本研究では,プラズマが導体壁面に接する領域において,磁力線と壁面の接点を有する場合に対しても適用可能なマイクロスケールRFシースモデルを構築する.具体的には,電子に関する物理量を求めるための式を再考し,影領域を導入するための方法を考案する.

  • 磁力線と壁面がなす任意の角度に適用可能なRFシースの計算手法の開発

    研究課題番号:19K03793  2019年04月 - 2022年03月   基盤研究(C)

     詳細を見る

    マクロスケールにおけるシースとプラズマ波の相互作用を計算する際に,シース幅の時間平均値とシース表面の曲率半径が同程度となるような領域が含まれる場合,従来のシース境界条件をそのような領域の境界に課すことはできない.そこで本研究では,導体壁の隆起を考慮した2次元マイクロスケールRFシースモデルを開発し,1次元モデルでは得られなかった知見を広げ,シース境界条件を改良するための指針を得ることを目的とする.

  • トカマクプラズマにおけるRF波動とシースの連成シミュレーション

    研究課題番号:16K18336  2016年04月 - 2019年03月   若手研究(B)

     詳細を見る

    トカマクポロイダル面におけるプラズマ波とRFシースの相互作用を計算する大規模並列有限要素スキームを拡張,改良し,数種の周波数帯にわたる加熱法に対応する導体壁面上の高シース電圧及び高電力密度の発生メカニズムを明らかにすることを目的とする.

海外研究歴

  • トロイダルプラズマ輸送解析およびRFシースとプラズマの相互作用に関する研究

    リーハイ大学  アメリカ合衆国  研究期間:  2011年07月 - 2012年06月

  • 有限波束法の開発、およびRFシースの定量的評価手法の構築

    マサチューセッツ工科大学  アメリカ合衆国  研究期間:  2006年09月 - 2011年05月

  • 交流磁場を用いたアルミニウム精錬における界面波動の安定化と計算手法の開発

    コヴェントリー大学  グレートブリテン・北アイルランド連合王国(英国)  研究期間:  2005年05月 - 2006年07月

  • 四角形要素および三角形要素に適用可能な新たなFCBI法の開発

    マサチューセッツ工科大学  アメリカ合衆国  研究期間:  2003年08月 - 2005年01月

担当授業科目(学内)

  • 2021年度   微分方程式

  • 2021年度   熱力学(P)

  • 2021年度   情報工学基礎実験

  • 2020年度   物理情報セミナー

  • 2020年度   情報工学基礎実験

  • 2020年度   熱力学(P)

  • 2020年度   電磁気学特論

  • 2020年度   微分方程式

  • 2019年度   微分方程式

  • 2019年度   情報工学基礎実験

  • 2019年度   熱力学

  • 2019年度   熱力学(P)

  • 2019年度   熱流動システム

  • 2018年度   電磁気学特論

  • 2018年度   情報工学基礎実験

  • 2018年度   情報工学概論

  • 2018年度   熱力学

  • 2018年度   熱流動システム

  • 2017年度   熱流動システム

  • 2017年度   熱力学

  • 2017年度   離散数学

  • 2016年度   電磁気学特論

  • 2016年度   熱力学

  • 2016年度   離散数学

  • 2016年度   熱流動システム

  • 2015年度   熱力学

  • 2015年度   電磁気学特論

  • 2015年度   熱流動システム

  • 2015年度   離散数学

  • 2014年度   熱流動システム

  • 2014年度   電磁気学特論

  • 2014年度   熱力学

  • 2013年度   基礎物理学・同演習

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教育活動に関する受賞・指導学生の受賞など

  • Lectures of the Year(令和元年度)

    九州工業大学 情報工学部  

    2020年07月20日

    河野 晴彦

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    2年次必修科目「微分方程式」の講義に対する受賞

  • Lectures of the Year(平成29年度)

    九州工業大学 情報工学部  

    2018年06月18日

    河野 晴彦

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    1年次必修科目「離散数学」の講義に対する受賞

  • Lectures of the Year(平成28年度)

    九州工業大学 情報工学部  

    2017年06月17日

    河野 晴彦

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    1年次必修科目「離散数学」の講義に対する受賞

  • Lectures of the Year(平成27年度)

    九州工業大学 情報工学部  

    2016年06月16日

    河野 晴彦

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    1年次必修科目「離散数学」の講義に対する受賞

  • Lectures of the Year(平成25年度)

    九州工業大学 情報工学部  

    2014年06月14日

    河野 晴彦

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    1年次必修科目「基礎物理学・同演習」の講義に対する受賞

社会貢献活動(講演会・出前講義等)

  • 核融合発電の実現を目指して

    役割:講師

    九州工業大学 情報工学部  第56回サイエンスカフェ  九州工業大学 飯塚キャンパス  2020年12月18日

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    対象: 大学生, 大学院生, 社会人・一般

    種別:サイエンスカフェ

    第56回サイエンスカフェにおいて、上記の題目で講演を行った。前半は電力の問題やこれまでの主な発電方法についてまとめ、後半は核融合発電の特徴および現状を分かりやすくお話しした。当日は20名程度の参加であったが、「2050年温室効果ガスの排出を実質ゼロにする」とはどういうことか、などを考えるきっかけになったのであれば嬉しく思う。

その他国際交流活動

  • アメリカ・Clarkson大学との国際ロボット競技による交流プログラム

    活動期間: 2013年11月

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    情報工学部の学生4名が、河野晴彦准教授の引率で渡米し、Clarkson大学の教員や学生の案内でボストン近郊のロボット関連の企業と同大学を訪れた。「ロボット競技」という一つの目的に向かって、Clarkson大学の同世代の若者と協力しあい、専門分野における英語のコミュニケーションとともに、異文化に触れる充実した時間を過ごすことができた。