河野 晴彦 (コウノ ハルヒコ)

KOHNO Haruhiko

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職名

准教授

研究室住所

福岡県飯塚市川津680-4

研究分野・キーワード

数値流体力学,電磁流体力学,プラズマ物理,応用数学

メールアドレス

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ホームページ

http://www.kyutech.ac.jp/professors/iizuka/i4/i4-2/entry-2468.html

出身大学 【 表示 / 非表示

  • 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 【 表示 / 非表示

  • 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 【 表示 / 非表示

  • 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 【 表示 / 非表示

  • 2019年04月
    -
    継続中

    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 【 表示 / 非表示

  • 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   グレートブリテンおよび北部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 【 表示 / 非表示

  • 2017年06月
    -
    継続中
     

    プラズマ・核融合学会  日本国

  • 2013年01月
    -
    継続中
     

    日本機械学会  日本国

専門分野(科研費分類) 【 表示 / 非表示

  • 核融合学

  • プラズマ科学

  • 計算科学

  • 流体工学

 

論文 【 表示 / 非表示

  • Convergence improvement of the simultaneous relaxation method used in the finite element analysis of incompressible fluid flows

    Kohno H.

    Engineering Computations (Swansea, Wales)    37 ( 2 ) 481 - 500   2020年03月  [査読有り]

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    © 2019, Emerald Publishing Limited. 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 Scopus

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

    J. R. Myra, H. Kohno

    Plasma Physics and Controlled Fusion  ( IOP Publishing )  61 ( 9 ) 095003   2019年07月  [査読有り]

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    © 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 Scopus

  • Radio frequency wave interactions with a plasma sheath: The role of wave and plasma sheath impedances

    J. R. Myra, H. Kohno

    Physics of Plasmas  ( AIP Publishing )  26 ( 5 ) 052503   2019年05月  [査読有り]

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    © 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.

    機関リポジトリ DOI Scopus

  • Radio-frequency wave interactions with a plasma sheath in oblique-angle magnetic fields using a sheath impedance model

    H. Kohno, J. R. Myra

    Physics of Plasmas  ( AIP Publishing )  26 ( 2 ) 022507   2019年02月  [査読有り]

     概要を見る

    © 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.

    機関リポジトリ DOI Scopus

  • 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 ( 0 )   2019年01月

     概要を見る

    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 CiNii

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口頭発表・ポスター発表等 【 表示 / 非表示

  • 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  (九州産業大学)  2020年03月  -  2020年03月    日本機械学会 九州支部

  • 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  (東洋大学 川越キャンパス)  2019年09月  -  2019年09月    日本機械学会

  • 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  (東洋大学 川越キャンパス)  2019年09月  -  2019年09月    日本機械学会

  • 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  (東洋大学 川越キャンパス )  2019年09月  -  2019年09月    日本機械学会

  • 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  (佐賀大学 理工学部)  2019年03月  -  2019年03月    日本機械学会 九州支部

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工業所有権 【 表示 / 非表示

  • 気泡又は介在物もしくは双方の除去装置及び除去方法

    特願 特願2017-92912  日本国

    河野 晴彦, 岩永 貴裕

講演 【 表示 / 非表示

  • 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

    平成28年度新技術説明会 ( JST東京本部別館1Fホール(東京・市ケ谷) )  2016年12月22日  科学技術振興機構、九州工業大学

  • 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 ( 核融合科学研究所 )  2015年06月12日 

報道関係 【 表示 / 非表示

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

    Advances in Engineering  2013年05月08日

    Haruhiko Kohno, Jean-Christophe Nave

学術関係受賞 【 表示 / 非表示

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

    2005年06月14日   The Third M.I.T. Conference on Computational Fluid and Solid Mechanics   アメリカ合衆国

    受賞者:  H. Kohno

  • 日本機械学会奨励賞(技術)2001年度

    2002年04月08日   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   日本国

    受賞者:  河野 晴彦

科研費獲得実績 【 表示 / 非表示

  • 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

    若手研究(B)

    研究期間:  2016年04月  -  2019年03月

    研究課題番号:  16K18336

     概要を見る

    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 【 表示 / 非表示

  • 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  グレートブリテンおよび北部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 【 表示 / 非表示

  • 2019年度  熱流動システム

  • 2019年度  熱力学

  • 2019年度  熱力学(P)

  • 2019年度  微分方程式

  • 2018年度  電磁気学特論

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教育活動に関する受賞・指導学生の受賞など 【 表示 / 非表示

  • Lectures of the Year (2017)

    2018年06月   九州工業大学 情報工学部

  • Lectures of the Year (2016)

    2017年06月   九州工業大学 情報工学部

  • Lectures of the Year (2015)

    2016年06月   九州工業大学 情報工学部

  • Lectures of the Year (2013)

    2014年06月   九州工業大学 情報工学部

 

その他国際交流活動 【 表示 / 非表示

  • 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  -  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。