研究経歴 【 表示 ／ 非表示 】

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• 数値的評価法に基づく高速・低速・混相流統合解析新手法の研究

  研究期間：  - 

著書 【 表示 ／ 非表示 】

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• Advancement of shock capturing computational fluid dynamics methods : numerical flux functions in finite volume method

  Kitamura Keiichi (担当： 単著 )

  Springer  2020年11月 ISBN: 9789811590108

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  This book offers a compact primer on advanced numerical flux functions in computational fluid dynamics (CFD). It comprehensively introduces readers to methods used at the forefront of compressible flow simulation research. Further, it provides a comparative evaluation of the methods discussed, helping readers select the best numerical flux function for their specific needs. The first two chapters of the book reviews finite volume methods and numerical functions, before discussing issues commonly encountered in connection with each. The third and fourth chapter, respectively, address numerical flux functions for ideal gases and more complex fluid flow cases― multiphase flows, supercritical fluids and magnetohydrodynamics. In closing, the book highlights methods that provide high levels of accuracy. The concise content provides an overview of recent advances in CFD methods for shockwaves. Further, it presents the author’s insights into the advantages and disadvantages of each method, helping readers implement the numerical methods in their own research.

  Amazon CiNii

• 空飛ぶクルマ　 ～空のモビリティ革命に向けた開発最前線～

  北村圭一, 嶋　英志,（監修）中野　冠 (担当： 分担執筆 , 担当範囲: 第1編　第3章　第1節　空気力学による空飛ぶクルマ設計 )

  株式会社NTS  2020年10月 ISBN: 978-4-86043-678-0 C3

学位論文 【 表示 ／ 非表示 】

学位論文 【 表示 ／ 非表示 】

• 極超音速衝撃波干渉流れの数値解析

  北村圭一

    2008年03月

  学位論文（博士）   単著

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  名古屋大学（工学研究科航空宇宙工学専攻） 極超音速衝撃波干渉流れの数値解法および数値計算について研究を行った。また，検証用の実験も行った。

• 二段式宇宙往還機における空力干渉流れ場の数値解析

  北村　圭一

    2004年02月

  学位論文（修士）   単著

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  名古屋大学（工学研究科航空宇宙工学専攻） 二段式宇宙往還機(TSTO)周りに作られる極超音速空力干渉流れ場を数値的に明らかにした。

論文 【 表示 ／ 非表示 】

論文 【 表示 ／ 非表示 】

• Numerical Study of Surface Pressure Fluctuation on Rigid Disk-Gap-Band-Type Supersonic Parachutes

  Kitamura K., Fukumoto K., Mori K.

  AIAA JOURNAL   58 ( 12 ) 5347 - 5360   2020年12月  [査読有り]

  共著

  Web of Science DOI

• Improvement of the Aerodynamic Characteristics of Wings with 3D Laminar Separation Control using the Moving Surface Method

  OGAWA Suguru, KITAMURA Keiichi

  TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN ( 一般社団法人 日本航空宇宙学会 )  18 ( 6 ) 289 - 298   2020年11月  [査読有り]

  共著

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  <p>In recent years, research is actively being conducted on unmanned air vehicles (UAVs), micro-air vehicles (MAVs), and Mars airplanes. In these flights, there is a common problem that laminar separation likely occurs due to the low Reynolds number (Re = 10⁴–10⁵) flight conditions. Laminar separation causes a reduction in the lift-to-drag ratio and hence needs to be controlled. In this study, we utilize the “moving surface method” to resolve this problem. This method supplies momentum to the separation part and controls flow near the wing surface by actively moving the upper surface in the direction of uniform flow; the 2D effect of this method has been demonstrated in a previous study. In this study, we successfully extended this effect to 3D wings. Upon applying the moving surface method, the NACA0006 wing achieved the largest lift-to-drag ratio improvement at an angle-of-attack of 6° and this was achieved by the Ishii wing as well. This is because, in this method, the laminar-separation bubble disappears, thus leading to a large drag reduction. In addition, as the angle-of-attack increases, differences in the 2D flow field become prominent and a strong 3D flow field appears, even when the moving surface method is not applied; at an angle-of-attack of 9°, many small vortices are generated, which complicates the flow field. The aerodynamic coefficient also varies; especially, the 3D drag coefficient is larger than its 2D counterpart. The moving surface method thus successfully suppresses 3D flow and flow separation, leading to a 2D attached flow field.</p>

  DOI CiNii

• 横断噴流空力干渉を伴う三次元極超音速空力加熱の数値計算

  北村 圭一, 長谷 尚央也, 田口 正人, 森 浩一

  航空宇宙技術 ( 一般社団法人 日本航空宇宙学会 )  19 ( 0 ) 141 - 150   2020年10月  [査読有り]

  共著

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  <p>Hypersonic aeroheating is one of challenging tasks in the modern Computational Fluid Dynamics (CFD), partly due to difficulties in accurate capturing of shockwaves and thermal boundary-layers, and partly due to lack of the reference data. We have tackled this problem by computationally reproducing the heating created by a hypersonic-flow/cross-flow-jet aerodynamic interaction. In the first half of this work, we surveyed both numerical flux functions and computational grids, and reached the conclusion that both AUSM⁺-up2 and SLAU2 successfully yielded analytical heating values with symmetry profiles over a blunt-body at Mach 8.1 (without the jet), as long as the minimum cell size was set small enough (cell-Reynolds-number being 0.32 or smaller). Then the second half was dedicated to the cross-flow-jet interaction. Using AUSM⁺-up2, we again succeeded in simulating the jet-interaction-induced aeroheating and pressure augmentations and their distributions, as well as complicated three-dimensional flow structures. Furthermore, a new heating mechanism not tied to pressure increase has been identified. These pieces of information are expected to serve as one of guidelines for hypersonic CFD, new insights into hypersonic flow physics, and also additional data for validation purposes.</p>

  DOI CiNii

• SLAU2 applied to two-dimensional, ideal magnetohydrodynamics simulations

  Kitamura Keiichi, Mamashita Tomohiro, Ryu Dongsu

  COMPUTERS & FLUIDS   209   104635-1 - 104635-16   2020年09月  [査読有り]

  共著

  Web of Science DOI

• Numerical Study on Aerodynamic Characteristics of Slender-bodied Reusable Rockets Using Fins and Vortex Flaps at Very High Angles of Attack

  TAKAGI Yuya, AOGAKI Takuya, KITAMURA Keiichi, NONAKA Satoshi

  TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN ( 一般社団法人 日本航空宇宙学会 )  18 ( 4 ) 149 - 158   2020年07月  [査読有り]

  共著

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  <p>Conventional rockets are faced with several problems such as high launching cost. Therefore, in Japan, a reusable vertical-takeoff-and-vertical-landing (VTVL) rocket vehicle is being developed. This vehicle utilizes nose entry as the return flight system including the attitude change (turnover) due to aerodynamic forces. To safely achieve turnover, it is necessary to reduce the difference between the maximum value and minimum value of <i>C</i>_m (i.e., pitching-moment coefficient). In this study, a delta-wing with vortex flaps (developed for the aircraft industry) is attached to the aft of the vehicle with the expectation of improving the <i>C</i>_m characteristics during the turnover process. Consequently, when the flap deflection angle is 0°, the nose-up <i>C</i>_m can be reduced at forward angles (i.e., AOA 0° - 90°) because vortices generated by the fins result in a nose-down <i>C</i>_m and cancel the nose-up <i>C</i>_m. Moreover, when the flap deflection angle is -30°, the nose-down <i>C</i>_m is enhanced at the backward angles (i.e., AOA 90° - 180°) because the flaps reduce the vortices generated by fins. Hence, setting the flap deflection angle at 0° for the forward angles and -30° for the backward angles reduced the difference between the maximum and minimum values of <i>C</i>_m (i.e., 12% smaller than a conventional model).</p>

  DOI CiNii

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学術関係受賞 【 表示 ／ 非表示 】

学術関係受賞 【 表示 ／ 非表示 】

• 平成31年度 科学技術分野の文部科学大臣表彰 若手科学者賞

  2019年04月17日   文部科学省   国産ロケット開発に資する安定で正確な流体計算法の研究  

  受賞者：  北村圭一

• 第30回（令和2年度）日本航空宇宙学会技術賞（基礎技術部門）

  2021年04月20日   日本航空宇宙学会  

  受賞者：  嶋英志，北村圭一

• 日本機械学会　宇宙工学部門　第97期（2019年度）一般表彰スペースフロンティア

  2020年03月19日   日本機械学会　宇宙工学部門  

  受賞者：  「再使用高頻度宇宙輸送システム」空力研究チーム（代表者：北村圭一，野中聡）

• 日本機械学会　流体工学部門　第97期（2019年度）フロンティア表彰

  2019年11月07日   日本機械学会　流体工学部門  

  受賞者：  北村圭一

• 平成30年度　横浜国立大学優秀研究者賞　奨励賞

  2019年03月19日   横浜国立大学  

  受賞者：  北村圭一

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科研費（文科省・学振）獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】

科研費（文科省・学振）獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】

• 前方流速場nudgeによる衝撃波変調～波面消失原理実証と応用展開

  基盤研究(A)

  研究期間:  2021年04月  -  2025年03月  代表者:  佐宗 章弘

• 画像処理と流体力学の融合による衝撃波検知と64倍解像度流体計算

  基盤研究(C)

  研究期間:  2019年04月  -  2022年03月  代表者:  北村圭一

• 飛翔体（ひしょうたい）のふしぎ～飛行機やドローンを上手く飛ばすには～

  研究成果公開促進費 (研究成果公開発表)

  研究期間:  2019年04月  -  2020年03月  代表者:  北村圭一

• 飛翔体（ひしょうたい）のふしぎ～飛行機やドローンを上手く飛ばすには～

  小・中・高校生のためのプログラム　ひらめき☆ときめきサイエンス～ようこそ大学の研究室へ～KAKENHI（研究成果の社会還元・普及事業）

  研究期間:  2018年04月  -  2019年03月  代表者:  北村圭一

• 数値的評価法に基づく高速・低速・混相流統合解析新手法の研究

  若手研究(B)

  研究期間:  2013年04月  -  2016年03月 

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その他競争的資金獲得・外部資金受入状況 【 表示 ／ 非表示 】

その他競争的資金獲得・外部資金受入状況 【 表示 ／ 非表示 】

• 爆発，爆轟の精密シミュレーションに向けた移動衝撃波の数値計算法確立

  提供機関:  民間財団等  公益財団法人 火薬工業技術奨励会　2021年度研究助成

  研究期間： 2021年06月  -  継続中  代表者:  北村圭一

• 液体物理に忠実なシミュレーションによる飛沫・エアロゾル挙動予測

  提供機関:  民間財団等  公益財団法人 横浜工業会 研究助成

  研究期間： 2021年06月  -  2022年03月  代表者:  北村圭一

• 火星飛行機におけるプロペラ後流・主翼干渉流れの解明

  提供機関:  東北大学  東北大学流体科学研究所令和３年度公募共同研究

  研究期間： 2021年04月  -  2022年03月  代表者:  北村圭一、永井大樹

• COVID-19飛沫感染予測に向けた空気中を漂う固体粒子の混相流シミュレーション

  提供機関:  公益財団法人 住友財団  公益財団法人 住友財団　基礎科学研究助成

  研究期間： 2020年11月  -  2021年10月  代表者:  北村圭一

• 低速バフェット現象に対するSAベースのDES解析手法の改善に関する研究

  提供機関:  宇宙航空研究開発機構 (JAXA)  JAXA

  研究期間： 2020年09月  -  2021年03月  代表者:  北村圭一

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研究発表 【 表示 ／ 非表示 】

研究発表 【 表示 ／ 非表示 】

• 衝撃波とバブルの干渉により生成された渦輪挙動の数値解析

  岳釗庚，藤本剛史，北村圭一（横国大），浅井宏樹，久保田祥矢，明官学，市原大輔，佐宗章弘（名大）

  2020年度衝撃波シンポジウム  (オンライン)  2021年03月   衝撃波研究会

• Numerical Analysis on Aerodynamic Characteristics of Slender Body with Asymmetric Double Protuberance

  Tsutsui, F., Takagi, Y., Takimoto, H., Kitamura, K., and Nonaka, S.

  AIAA SciTech Forum 2021  (Virtual Event)  2021年01月   AIAA

  DOI

• 非対称突起付き細長物体の遷音速風洞試験

  川島　勇斗, 筒井　史也, 本木　翔吾, 北村圭一, 野中　聡

  令和２年度　宇宙航行の力学シンポジウム  (オンライン)  2020年12月   JAXA宇宙科学研究所

• 低レイノルズ数でプロペラ後流が固定翼の層流剥離泡に与える影響の数値解析

  古澤 善克,北村圭一,永井 大樹,大山 聖

  第58回飛行機シンポジウム  (オンライン)  2020年11月   日本航空宇宙学会

• Numerical Investigation on Three-Dimensional Flow Structure over Fixed Wing within Propeller Slipstream

  Furusawa, Y., Kitamura, K., Nagai, H., and Oyama, A.

  Seventeenth International Conference on Flow Dynamics (ICFD2020)  (Online)  2020年10月   Seventeenth International Conference on Flow Dynamics (ICFD2020)

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学会誌・論文誌編集等 【 表示 ／ 非表示 】

学会誌・論文誌編集等 【 表示 ／ 非表示 】

• Aerospace Technology Japan

  Associate Editor 

  2019年

  -

  継続中

   

共同研究希望テーマ 【 表示 ／ 非表示 】

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共同・受託研究情報 【 表示 ／ 非表示 】

共同・受託研究情報 【 表示 ／ 非表示 】

• 低速バフェット現象に対するSAベースのDES解析手法の改善に関する研究

  提供機関: 宇宙航空研究開発機構 (JAXA)  企業等からの受託研究  

  研究期間： 2020年09月  -  2021年03月 

• 非定常数値流束を導入した高解像度DDESによる低速バフェットの解析

  提供機関: 宇宙航空研究開発機構 (JAXA)  企業等からの受託研究  

  研究期間： 2019年07月  -  2020年03月 

• 領域判別関数を導入した高解像度スキームを用いた低速バフェットの解析

  提供機関: 宇宙航空研究開発機構 (JAXA)  企業等からの受託研究  

  研究期間： 2018年06月  -  2019年03月 

• 高解像度スキームを用いた低速バフェットの解析

  提供機関: 宇宙航空研究開発機構 (JAXA)  企業等からの受託研究  

  研究期間： 2017年06月  -  2018年03月 

• 流体解析コードFaSTARへの高解像度スキームの導入

  提供機関: 宇宙航空研究開発機構 (JAXA)  企業等からの受託研究  

  研究期間： 2016年06月  -  2017年03月 

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担当授業科目（学内） 【 表示 ／ 非表示 】

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教育活動に関する受賞 【 表示 ／ 非表示 】

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• 第24回（2019年度）工学教育賞（文部科学大臣賞）

  2020年03月25日   日本工学教育協会  

  受賞者： 横浜国立大学理工学部（代表者：福田淳二教授）

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  出る杭を伸ばす学部教育プログラムROUTE（Research Opportunities for UndergraduaTEs）の実践

• 2019年度　日本機械学会教育賞

  2020年03月02日   日本機械学会  

  受賞者： 横浜国立大学・機械工学教育 プログラム（代表者：丸尾 昭二教授）

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  学部１年生から最先端研究に参加できるROUTE〔Research Opportunities for UndergraduaTEs〕プロジェクトの実践

その他教育活動及び特記事項 【 表示 ／ 非表示 】

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• 2021年03月

  　

  　

  理工学部長表彰   (学生の学会賞等の受賞実績)

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  受賞者：山口拓真（横浜国立大学理工学部 機械・材料・海洋系学科 機械工学(EP)学部4年） 指導教員：北村圭一 准教授 授与団体：横浜国立大学理工学部 受賞年月：2021(R3)年3月25日 その他：サイエンス・インカレ・コンソーシアム参加企業賞「ファーウェイ賞」受賞した功績を表し、授与された。

• 2021年02月

  　

  　

  サイエンス・インカレ・コンソーシアム参加企業賞「ファーウェイ賞」   (学生の学会賞等の受賞実績)

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  受賞者：山口拓真（横浜国立大学理工学部 機械・材料・海洋系学科 機械工学EP 学部4年） 指導教員：北村圭一 准教授 受賞論文：「高い空力性能を有する胴体形状とは！？空飛ぶクルマや超音速旅客機の実現に向けて」 授与団体：サイエンス・インカレ　コンソーシアム　華為技術日本株式会社（ファーウェイ・ジャパン） 受賞年月：2021(R3)年2月28日 https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000012.000074347.html

• 2020年12月

  　

  　

  優秀発表賞（日本航空宇宙学会）   (学生の学会賞等の受賞実績)

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  受賞区分：博士前期・修士 組織：横浜国立大学 大学院理工学府 機械・材料・海洋系工学専攻 航空宇宙工学 組織名（和）： 組織名（英）： 主たる指導教員 ：有 受賞者　：筒井史也 発表タイトル　：「非対称に配置された2つの突起を有する細長物体の空力解析」

• 2019年11月

  　

  　

  優秀発表賞（日本航空宇宙学会）   (学生の学会賞等の受賞実績)

  　概要を見る

  受賞区分：博士前期・修士 組織：横浜国立大学 大学院理工学府 機械・材料・海洋系工学専攻 航空宇宙工学 組織名（和）： 組織名（英）： 主たる指導教員 ：有 受賞者　：髙木雄哉 発表タイトル　：「フラップ角の異なるボルテックス・フラップを用いた再使用ロケットの大迎角におけるDDES解析」

• 2019年07月

  　

  　

  Student Competition Award (32nd International Symposium on Shock Waves (ISSW32))   (学生の学会賞等の受賞実績)

  　概要を見る

  受賞区分：博士前期・修士 組織：横浜国立大学 大学院理工学府 機械・材料・海洋系工学専攻 航空宇宙工学 受賞者：藤本 剛史 組織名（和）： 組織名（英）： 主たる指導教員：有

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学外審議会・委員会等 【 表示 ／ 非表示 】

学外審議会・委員会等 【 表示 ／ 非表示 】

• 日本機械学会　宇宙工学部門委員会

  2021年04月

  -

  2022年03月

  学協会   委員

• 日本機械学会神奈川ブロック 幹事会

  2021年03月

  -

  2023年02月

  学協会   委員

• 日本機械学会 RC286 流れの先進的計測・シミュレーション法と流体情報の高度利用に関する研究分科会

  2020年04月

  -

  2023年03月

  学協会   委員

• 33rd ISTS

  2020年04月

  -

  2022年03月

  学協会   空力部門委員長

• 第34回数値流体力学シンポジウム

  2020年04月

  -

  2021年03月

  学協会   実行委員

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社会活動（公開講座等） 【 表示 ／ 非表示 】

社会活動（公開講座等） 【 表示 ／ 非表示 】

• 招待講演

  STEシミュレーション研究会・KDKシンポジウム 合同研究会  衝撃波を安定かつ高精度に解く新しい数値解法  （オンライン） 

  2021年03月

  　

  　

• 講演

  公益社団法人 自動車技術会　CFD技術部門委員会  圧縮性流体計算法の研究とモノづくりへの貢献  （オンライン） 

  2021年01月

  　

  　

• 第141回FPS特別研修会

  日本フルードパワーシステム学会  空飛ぶクルマの実現に向けた空力設計２  （オンライン） 

  2020年11月

  　

  　

• 「新・情報7daysニュースキャスター」（TBSテレビ）

  TBSテレビ  新・情報7daysニュースキャスター 

  2020年07月

  　

  　

  　概要を見る

  放送日時：2020年7月11日(土)22:00- 放送内容：車体後方の剥離渦について解説 ※TBS．（TBS「Nスタ」，2020年07月13日，においても解説映像が再度使用された．

• 「スーパーJチャンネル」（テレビ朝日）

  テレビ朝日  「スーパーJチャンネル」 

  2020年07月

  　

  　

  　概要を見る

  放送日時：2020年7月15日(水)16:40-19:00 放送内容：TV取材「剥離渦に関する解説内容」が紹介された。

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