2021/06/24 更新

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ニイヤ ヒロフミ
新屋 啓文
NIIYA Hirofumi
所属
研究推進機構 超域学術院 助教
職名
助教
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外部リンク

学位

  • 博士(理学) ( 2014年3月   広島大学 )

  • 修士(理学) ( 2011年3月   広島大学 )

  • 学士(理学) ( 2009年3月   広島大学 )

研究キーワード

  • 吹雪

  • 火山泥流

  • 粉体

  • 乱流

  • 雪崩

  • 砂丘

研究分野

  • 自然科学一般 / 数理物理、物性基礎

  • 自然科学一般 / 地球人間圏科学

経歴(researchmap)

  • 新潟大学   研究推進機構 超域学術院   助教   研究准教授

    2020年4月 - 現在

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    国名:日本国

    備考:2020年11月〜 研究准教授

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  • 新潟大学   研究推進機構 超域学術院   特任助教

    2018年2月 - 2020年3月

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    国名:日本国

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  • 名古屋大学   大学院環境学研究科   特任助教

    2017年4月 - 2018年2月

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    国名:日本国

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  • 名古屋大学   大学院環境学研究科   日本学術振興会特別研究員(PD)

    2014年4月 - 2017年3月

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  • 広島大学   大学院理学研究科 数理分子生命理学専攻   日本学術振興会特別研究員(DC1)

    2011年4月 - 2014年3月

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経歴

  • 新潟大学   研究推進機構 超域学術院   助教

    2020年4月 - 現在

  • 新潟大学   研究推進機構 超域学術院   特任助教

    2018年2月 - 2020年3月

学歴

  • 広島大学   理学研究科   数理分子生命理学専攻

    2011年4月 - 2014年3月

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    国名: 日本国

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  • 広島大学   理学研究科   数理分子生命理学専攻

    2009年4月 - 2011年3月

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    国名: 日本国

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  • 広島大学   理学部   数学科

    2005年4月 - 2009年3月

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    国名: 日本国

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所属学協会

  • 日本自然災害学会

    2019年 - 現在

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  • 日本雪氷学会

    2012年 - 現在

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  • 日本地球惑星科学連合

    2011年 - 現在

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  • 日本物理学会

    2009年 - 現在

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委員歴

  • 日本雪氷学会北信越支部   幹事  

    2019年6月 - 現在   

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    団体区分:学協会

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論文

  • 降雪を伴う吹雪の鉛直構造の解明 査読

    増澤 論香, 大宮 哲, 大風 翼, 新屋 啓文

    雪氷83 ( 3 ) 259 - 273   2021年5月

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

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  • WRFによる谷地形の影響によって発生する強風の解析〜北海道弟子屈町の強風事例〜 査読

    池田 侑樹, 大宮 哲, 新屋 啓文, 大風 翼

    風工学研究論文集26   1 - 8   2020年11月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • 氷球とガラスビーズを用いた水みち形成実験 査読

    辻 滉樹, 西村 浩一, 新屋 啓文, 山口 悟, 桂木 洋光

    寒地技術シンポジウム論文集36   I-006   2020年10月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(研究会,シンポジウム資料等)  

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  • Formation conditions and mechanical properties of aggregates produced in tephra-water-snow flows 査読

    Hirofumi Niiya, Kenichi Oda, Daisuke Tsuji, Hiroaki Katsuragi

    EARTH PLANETS AND SPACE72 ( 1 ) 148   2020年10月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:SPRINGER  

    The formation of aggregates consisting of snow, water, and tephra has been reported in small-scale experiments on three-phase flows containing tephra, water, and snow, representing lahars triggered by snowmelt. Such aggregates reduce the mobility of mud flow. However, the formation mechanism of such aggregates under various conditions has not been investigated. To elucidate the formation conditions and mechanical properties of the aggregates, we performed mixing experiments with materials on a rotating table and compression tests on the resulting aggregates with a universal testing machine in a low-temperature room at 0 degrees C. From experiments with varying component ratios of the mixture and tephra diameter, the following results were obtained: (i) the aggregate grew rapidly and reached maturity after a mixing time of 5 min; (ii) the mass of aggregates increased with snow concentration, exhibiting an approximately linear relationship; (iii) single aggregates with large mass formed at lower and higher tephra concentrations, whereas multiple aggregates with smaller mass were observed at intermediate concentrations; (iv) the shape of the aggregate satisfied the similarity law for an ellipsoid; (v) the compressive mechanical behavior could be modeled by an empirical nonlinear model. The obtained mechanical properties of the aggregates were independent of the experimental conditions; (vi) scaling analysis based on the Reynolds number and the strength of the aggregates showed that the aggregates cannot form in ice-slurry lahars. Our findings suggest that low-speed lahars containing snow and ice are likely to generate aggregates, but snow and ice in the ice-slurry lahars are dispersed without such aggregates.

    DOI: 10.1186/s40623-020-01289-w

    Web of Science

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    その他リンク: http://link.springer.com/article/10.1186/s40623-020-01289-w/fulltext.html

  • Simple Particle Model for Low-Density Granular Flow Interacting with Ambient Fluid 査読

    Hirofumi Niiya, Akinori Awazu, Hiraku Nishimori

    GEOSCIENCES10 ( 2 ) 69 - 69   2020年2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)   出版者・発行元:MDPI  

    To understand the time evolutions of frontal speed and shape in a low-density granular flow, we propose a simple particle model. This model solves the equation of motion for each particle and simulates the time evolution of low-density granular flow. Spherical particles constituting a low-density granular flow slide on a slope at a steeper angle than the angle of repose. The particle motion is determined based on three forces: gravity as the driving force, repulsive force due to particle collision, and drag force due to the particle interaction through the ambient fluid. Two-dimensional numerical simulations of this model are conducted on the slope: the x-y plane parallel to the slope and the x-z plane perpendicular to the slope. In the x-y plane, particles aggregate at the moving front of the granular flow, and subsequently, flow instability occurs as a wavy pattern. This flow pattern is caused by the interparticle interaction arising from the drag force. Additionally, a vortex convection of particles is formed inside the aggregations. Simultaneously, particle aggregation is also found at the moving front of the granular flow in the x-z plane. The aggregation resembles a head-tail structure, where the frontal angle against the slope approaches 60 circle from a larger angle as time progresses. Comparing the numerical result by varying the particle size reveals that the qualitative dynamics of the granular flow are independent of particle size. Although the model is not realistic, our study presents a new particle-based approach that elucidates the dynamics of low-density granular flow.

    DOI: 10.3390/geosciences10020069

    Web of Science

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  • Physical constraints on sand crab burrows: Mechanical properties of wet sand explain the size and spatial distributions of burrows on beaches 査読 国際誌

    Ayuko Shinoda, Shin-ichi Fujiwara, Hirofumi Niiya, Hiroaki Katsuragi

    PLOS ONE14 ( 5 ) e0215743   2019年5月

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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:PUBLIC LIBRARY SCIENCE  

    The diameter and vertical depth of sand crab tunnels in sandy beaches are usually restricted to a few centimeters scale and several tens of centimeters, respectively. We designed a study to determine what physical factors restrict tunnel diameter and predict the maximum attainable tunnel diameter and depth. We collected field data on the size and spatial distributions of ghost crab (Ocypode spp.) burrows on two sandy beaches (Kawage Beach in Tsu, Mie Prefecture, Japan and Sakieda Beach in Ishigaki, Okinawa Prefecture, Japan), where O. ceratophthalma dominants the ghost crab fauna. We measured burrow depths and distance from shoreline in concert with water content of sandy beaches. To explain our observed distributions of crab burrows in the field, we performed experiments in a lab microcosm, comprising a horizontal tunnel through wet sand. We measured the static stability of tunnel structures in relation to water content and two strengths computed from loading force exerted on the sand overlying the tunnels. By comparing field and experimental data, we found that crabs construct their burrows in appropriately wet zones (wet enough to provide sufficient cohesion of the sand grains in tunnel walls to prevent collapse) and that tunnel diameters and depths are sufficiently small to prevent deformation and collapse of their tunnels.

    DOI: 10.1371/journal.pone.0215743

    Web of Science

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  • スナガニ巣穴の力学的安定性の議論へ向けた濡れた粉体層中の横穴構造の強度推定実験 査読

    篠田 明友子, 藤原 慎一, 新屋 啓文, 桂木 洋光

    粉体工学会誌56 ( 4 ) 194 - 202   2019年4月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:一般社団法人 粉体工学会  

    <p>Empirical forms for the strengths characterizing stability of a horizontal tunnel in wet granular matter are experimentally derived. The motivation of this study comes from the observation of crab burrows on sandy beach. To understand the mechanical constraints for constructing the stable burrow structures, we perform a set of simple experiments with a horizontal tunnel structure made in a wet granular layer. Then, the tunnel is compressed from the top of the layer using a universal testing machine. During the compression, the shrinking tunnel shape is captured by a camera. Using the measured compression force, stroke, and shrinking tunnel images, we define and measure the mechanical strengths of wet granular matter with a horizontal tunnel. By systematically varying the experimental conditions, we obtained the empirical forms for estimating strength values. Using the measured results, we briefly discuss the mechanical conditions of sandy crab burrows.</p>

    DOI: 10.4164/sptj.56.194

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    CiNii Article

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  • Packing-dependent granular friction exerted on a rod withdrawn from a granular layer: the role of shear jamming 査読

    Takatsune Furuta, Sonu Kumar, Katha Anki Reddy, Hirofumi Niiya, Hiroaki Katsuragi

    NEW JOURNAL OF PHYSICS21 ( 2 ) 023001 - 023001   2019年2月

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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:IOP PUBLISHING LTD  

    Resistance force acting on a rod vertically withdrawn from a granular layer is studied by experiments and numerical simulations. The initial packing fraction of the granular layer is controlled to evaluate the packing dependence of the resistance force. In both experiments and numerical simulations, the frictional resistance force in the steady slipping regime increases as the initial packing fraction is increased. According to the numerical results, the principal reason for the increase of frictional resistance is the increase of normal force acting on the rod. This large normal force stems from the effective solidification of the granular layer which is caused by the shearing induced by the withdrawn rod. Based on this shear-induced solidification, the experimental data are analyzed using a simple 'cylindrical shear-jammed zone' model. Then, the critical divergence of the size of solidified (shear-jammed) zone is observed by increasing the initial packing fraction towards the jamming packing fraction.

    DOI: 10.1088/1367-2630/ab00c8

    Web of Science

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  • Impact-induced collapse of an inclined wet granular layer 査読

    Shinta Takizawa, Hirofumi Niiya, Takahiro Tanabe, Hiraku Nishimori, Hiroaki Katsuragi

    PHYSICA D-NONLINEAR PHENOMENA386   8 - 13   2019年1月

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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:ELSEVIER SCIENCE BV  

    The collapse of an inclined cohesive granular layer triggered by a certain perturbation can be a model for not only landslides on Earth but also relaxations of asteroidal surface terrains. To understand such terrain dynamics, we conduct a series of experiments of a solid-projectile impact onto an inclined wet granular layer with various water contents and inclination angles. As a result, we find two types of outcomes: "crater formation" and "collapse". The "collapse" phase is observed when the inclination angle is close to the maximum stable angle and the impact-induced vibration at the bottom of wet granular layer is sufficiently strong. To explain the collapse condition, we propose a simple block model considering the maximum stable angle, inclination angle, and impact-induced vibrational acceleration. Additionally, the attenuating propagation of the impact-induced vibrational acceleration is estimated on the basis of three-dimensional numerical simulations with discrete element method using dry particles. By combining wet-granular experiments and dry-granular simulations, we find that the impact-induced acceleration attenuates anisotropically in space. With a help of this attenuation form, the physical conditions to induce the collapse can be estimated using the block model. (C) 2018 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.physd.2018.08.002

    Web of Science

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  • Development of a large-eddy simulation coupled with Lagrangian snow transport model 査読

    Tsubasa Okaze, Hirofumi Niiya, Kouichi Nishimura

    JOURNAL OF WIND ENGINEERING AND INDUSTRIAL AERODYNAMICS183   35 - 43   2018年12月

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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:ELSEVIER  

    The aim of this study is to develop a large-eddy simulation (LES)-coupled Lagrangian snow transport model. This model consists of an LES for turbulent flow fields, and a particle transport simulation model based on Newton's equations of motion. Particles are treated as point masses for turbulent flow fields in this study. The interactions of momentum exchange between a fluid and particles are considered. The particle transport simulation includes three physical sub-processes on the snow surface: aerodynamic entrainment, rebound, and splash. Then, we simulated particle transport within a turbulent boundary layer under the low-wind condition in which saltation intermittently occurs. This simulation was calculated with high frequency and high resolution to capture the fine turbulent structures. The initial stage of saltation mainly related to sweeps, and particles were ejected through the process of aerodynamic entrainment. These ejected particle induced more saltating particles, and the number of saltating particles transported through the processes of splash and rebound increased and became dominant as time proceeds. In such processes of splash and rebound under low-wind conditions, the particle transport might be unaffected by turbulent structures.

    DOI: 10.1016/j.jweia.2018.09.027

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  • Void structure stability in wet granular matter and its application to crab burrows and cometary pits 査読 国際誌

    Ayuko Shinoda, Shin-ichi Fujiwara, Hirofumi Niiya, Hiroaki Katsuragi

    SCIENTIFIC REPORTS8 ( 1 ) 15784 - 15784   2018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)   出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP  

    Cohesive granular matter can support stable void structures, which can universally be found in various scenes from everyday lives to space. To quantitatively characterize the stability and strength of a void structure in cohesive granular matter, we perform a simple tunnel-compression experiment with wet granular matter. In the experiment, a horizontal tunnel in a wet granular layer is vertically compressed with a slow compression rate. The experimental result suggests that the tunnel deformation can be classified into the following three types: (i) shrink, (ii) shrink with collapse, and (iii) subsidence by collapse. Using the experimental result, we estimate the stable limit of various void structures in a cohesive granular layer from crab burrows on a sandy beach to the pits observed on cometary surfaces.

    DOI: 10.1038/s41598-018-33978-8

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  • 傾斜面における濡れた粉体層の衝突崩壊条件 査読

    滝澤 真太, 新屋 啓文, 桂木 洋光

    交通流と自己駆動粒子系シンポジウム論文集23   75 - 78   2017年12月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:交通流数理研究会  

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  • Spatiotemporal Structure of Aeolian Particle Transport on Flat Surface 査読

    Hirofumi Niiya, Kouichi Nishimura

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN86 ( 5 ) 054402 - 054402   2017年5月

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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:PHYSICAL SOC JAPAN  

    We conduct numerical simulations based on a model of blowing snow to reveal the long-term properties and equilibrium state of aeolian particle transport from 10(-5) to 10m above the flat surface. The numerical results are as follows. (i) Time-series data of particle transport are divided into development, relaxation, and equilibrium phases, which are formed by rapid wind response below 10 cm and gradual wind response above 10 cm. (ii) The particle transport rate at equilibrium is expressed as a power function of friction velocity, and the index of 2.35 implies that most particles are transported by saltation. (iii) The friction velocity below 100 mu m remains roughly constant and lower than the fluid threshold at equilibrium. (iv) The mean particle speed above 300 mu m is less than the wind speed, whereas that below 300 mu m exceeds the wind speed because of descending particles. (v) The particle diameter increases with height in the saltation layer, and the relationship is expressed as a power function. Through comparisons with the previously reported random-flight model, we find a crucial problem that empirical splash functions cannot reproduce particle dynamics at a relatively high wind speed.

    DOI: 10.7566/JPSJ.86.054402

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  • Dynamics of blown-snow particles depending on the diameter 査読

    Hirofumi Niiya, Kouichi Nishimura

    Proceedings of the 31st IUGG Conference on Mathematical Geophysics   2016年6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(国際会議プロシーディングス)  

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  • 定常的な粒子輸送下での粒子-粒子層間の衝突過程 査読

    田邊 章洋, 新屋 啓文, 粟津 暁紀, 西森 拓

    交通流のシミュレーションシンポジウム論文集20   15 - 18   2014年12月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:交通流数理研究会  

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  • 吹雪のランダムフライトモデルによる飛雪粒子の乱流輸送 査読

    新屋 啓文, 西村 浩一

    交通流のシミュレーションシンポジウム論文集20   19 - 22   2014年12月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:交通流数理研究会  

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  • Theoretical study for morphodynamics of sand dunes and snow avalanches regulated by aeolian process in surface layer

    新屋 啓文

    広島大学   1 - 143   2014年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:学位論文(博士)  

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  • Stability of transverse dunes against perturbations: A theoretical study using dune skeleton model 査読

    Hirofumi Niiya, Akinori Awazu, Hiraku Nishimori

    AEOLIAN RESEARCH9   63 - 68   2013年6月

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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:ELSEVIER SCI LTD  

    The dune skeleton model is a reduced model to describe the formation process and dynamics of characteristic types of dunes emerging under unidirectional steady wind. Using this model, we study the dependency of the morphodynamics of transverse dunes on the initial random perturbations and the lateral field size. It was found that (i) an increase of the lateral field size destabilizes the transverse dune to cause deformation of a barchan, (ii) the initial random perturbations decay with time by the power function until a certain time; thereafter, the dune shapes change into three phases according to the amount of sand and sand diffusion coefficient, and (iii) the duration time, until the transverse dune is broken, increases exponentially with increasing the amount of sand and sand diffusion coefficient. Moreover, under the condition without the sand supply from windward ground, the destabilization of transverse dune in this model qualitatively corresponds to the subaqueous dunes in water tank experiments. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.aeolia.2012.08.008

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  • Sand dunes as migrating strings 査読

    L. Guignier, H. Niiya, H. Nishimori, D. Lague, A. Valance

    Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics87 ( 5 ) 052206 - 052206   2013年5月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Physical Society  

    We develop a reduced complexity model for three-dimensional sand dunes, based on a simplified description of the longitudinal and lateral sand transport. The spatiotemporal evolution of a dune migrating over a nonerodible bed under unidirectional wind is reduced to the dynamics of its crest line, providing a simple framework for the investigation of three-dimensional dunes, such as barchan and transverse dunes. Within this model, we derive analytical solutions for barchan dunes and investigate the stability of a rectilinear transverse dune against lateral fluctuations. We show, in particular, that the latter is unstable only if the lateral transport on the dune slip face prevails over that on the upwind face. We also predict the wavelength and the characteristic time that control the subsequent evolution of an unstable transverse dune into a wavy ridge and the ultimate fragmentation into barchan dunes. © 2013 American Physical Society.

    DOI: 10.1103/PhysRevE.87.052206

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  • Bifurcation Analysis of the Transition of Dune Shapes under a Unidirectional Wind 査読 国際誌

    Hirofumi Niiya, Akinori Awazu, Hiraku Nishimori

    PHYSICAL REVIEW LETTERS108 ( 15 ) 158001 - 158001   2012年4月

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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:AMER PHYSICAL SOC  

    A bifurcation analysis of dune shape transition is made. By use of a reduced model of dune morphodynamics, the Dune Skeleton model, we elucidate the transition mechanism between different shapes of dunes under unidirectional wind. It was found that the decrease in the total amount of sand in the system and/or the lateral sand flow shifts the stable state from a straight transverse dune to a wavy transverse dune through a pitchfork bifurcation. A further decrease causes wavy transverse dunes to shift into barchans through a Hopf bifurcation. These bifurcation structures reveal the transition mechanism of dune shapes under unidirectional wind.

    DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.158001

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  • 流体力学的相互作用を組み込んだ粒子法による粉体なだれのパターン形成 査読

    新屋 啓文, 粟津 暁紀, 西森 拓

    交通流のシミュレーションシンポジウム論文集17   73 - 76   2011年12月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:交通流数理研究会  

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  • Three-Dimensional Dune Skeleton Model as a Coupled Dynamical System of Two-Dimensional Cross Sections (vol 79, 063002, 2010) 査読

    Hirofumi Niiya, Akinori Awazu, Hiraku Nishimori

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN80 ( 7 ) 078001 - 078001   2011年7月

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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:PHYSICAL SOC JAPAN  

    DOI: 10.1143/JPSJ.80.078001

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  • 砂丘骨格模型による定常バルハンの形成とスケーリング 査読

    新屋 啓文, 粟津 暁紀, 西森 拓

    交通流のシミュレーションシンポジウム論文集16   9 - 12   2010年11月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:交通流数理研究会  

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  • Three-Dimensional Dune Skeleton Model as a Coupled Dynamical System of Two-Dimensional Cross Sections 査読

    Hirofumi Niiya, Akinori Awazu, Hiraku Nishimori

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN79 ( 6 ) 063002 - 063002   2010年6月

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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:PHYSICAL SOC JAPAN  

    To theoretically analyze the stability of the shape and the migration process of transverse dunes and barchans, we propose a skeleton model of three-dimensional (3D) dunes described by the coupled dynamics of 2D cross sections. First, the 2D cross sections of a 3D dune parallel to the wind direction are extracted as elements of a skeleton of the 3D dune; hence, the dynamics of each cross section and the interaction between them is considered. This model simply describes the essential dynamics of 3D dunes as a system of coupled ordinary differential equations. Using the model, we study the stability of the shape of 3D transverse dunes and their deformation to barchans depending on the amount of available sand in the dune field, and on sand flow parallel and perpendicular to wind direction.

    DOI: 10.1143/JPSJ.79.063002

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  • Coupled ODEs Model for the Dynamics of Dunes 査読

    Hiraku Nishimori, Atsunari Katsuki, Hiromi Sakamoto, Hirofumi Niiya

    IUTAM-ISIMM SYMPOSIUM ON MATHEMATICAL MODELING AND PHYSICAL INSTANCES OF GRANULAR FLOWS1227 ( 1 ) 441 - 441   2010年

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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)   出版者・発行元:AMER INST PHYSICS  

    DOI: 10.1063/1.3435418

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  • 結合断面モデルによる3次元砂丘の形状とダイナミクス 査読

    新屋 啓文, 粟津 暁紀, 西森 拓

    交通流のシミュレーションシンポジウム論文集15   53 - 56   2009年12月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:交通流数理研究会  

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書籍等出版物

  • 地形現象のモデリング 海底から地球外天体まで

    遠藤 徳孝, 小西 哲郎( 担当: 分担執筆 ,  範囲: 第7章 雪崩 〜理論とシミュレーション〜)

    名古屋大学出版会  2017年10月  ( ISBN:9784815808877

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    記述言語:日本語 著書種別:学術書

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受賞

  • 雪氷奨励賞

    2021年6月   日本雪氷学会北信越支部   雪粒子の挙動に立脚した吹雪・雪崩・泥流の運動メカニズムの解明

    新屋 啓文

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  • 新潟大学研究推進機構研究教授等に係る報奨金授賞 研究准教授

    2021年3月   新潟大学  

    新屋 啓文

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  • 加賀市中谷宇吉郎科学奨励賞 若手研究者の部

    2019年2月   加賀市   粒子-流体連続解析を用いた吹雪の時空間構造に関する研究

    新屋 啓文

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  • 広島大学大学院理学研究科長表彰

    2014年3月   広島大学  

    新屋 啓文

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  • 学生優秀発表賞 -口頭発表部門 最優秀発表賞-

    2013年9月   雪氷研究大会(2013・北見)   粒子モデルを用いた雪崩の頭部形成における初期状態依存性

    新屋 啓文

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  • Incentive Award for Poster presentation

    2012年11月   2012 International Conference on Modeling, Analysis and Simulation   Dunes as dynamical system; numerical and analytical approaches to morphodynamics

    Hirofumi Niiya

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  • 広島大学エクセレント・スチューデント・スカラシップ

    2012年7月   広島大学   成績優秀学生

    新屋 啓文

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  • 2012年大会 固体地球科学セクション 学生優秀発表賞

    2012年6月   日本地球惑星科学連合   流体力学的相互作用を組み込んだ粒子なだれのパターン形成

    新屋 啓文

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  • Research Excellence Award

    2012年2月   The 3rd Taiwan-Japan Joint Workshop for Young Scholars in Applied Mathematics   Pattern formation of granular avalanches simulated by particle method with hydrodynamics interaction

    Hirofumi Niiya

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  • 広島大学大学院理学研究科長表彰

    2011年3月   広島大学  

    新屋 啓文

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  • JPSJ Papers of Editors' Choice

    2010年6月   Journal of the Physical Society of Japan   Three-dimensional dune skeleton model as a coupled dynamical system of two-dimensional cross-sections

    Hirofumi Niiya, Akinori Awazu, Hiraku Nishimori

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  • 広島大学理学部長表彰

    2009年3月   広島大学  

    新屋 啓文

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  • 広島大学エクセレント・スチューデント・スカラシップ

    2008年7月   広島大学   成績優秀学生

    新屋 啓文

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共同研究・競争的資金等の研究

  • 雪・水・火山砕屑物による混合流の粘性評価

    2021年05月 - 2022年03月

    新潟大学  令和3年度 新潟大学災害・復興科学研究所共同研究  共同研究(B)

    桂木 洋光, 新屋 啓文, 小田 憲一

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    担当区分:研究分担者 

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  • 小型LiDARによる吹きだまり形状計測のための基礎的実験

    2021年05月 - 2022年03月

    新潟大学  令和3年度 新潟大学災害・復興科学研究所共同研究  共同研究(B)

    大風 翼, 新屋 啓文, 川島 理沙

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    担当区分:研究分担者 

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  • 沿岸部における風による砂粒子の飛散・堆積の数値シミュレーション技術の開発

    2021年05月 - 2022年03月

    新潟大学  令和3年度 新潟大学災害・復興科学研究所共同研究  共同研究(B)

    富永 禎秀, 新屋 啓文

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    担当区分:研究分担者 

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  • 凝集体を含む水・雪・火山砕屑物混合物の流れ特性

    2020年06月 - 2021年03月

    新潟大学  令和2年度 新潟大学災害・復興科学研究所共同研究  共同研究(A)

    桂木 洋光, 小田 憲一, 新屋 啓文

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    担当区分:研究分担者 

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  • 大型境界層風洞を用いた吹雪や砂嵐の侵食・堆積過程と輸送構造の高時空間分解能解析

    研究課題/領域番号:20H01983  2020年04月 - 2025年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    新屋 啓文, 富永 禎秀, 大風 翼

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:17550000円 ( 直接経費:13500000円 、 間接経費:4050000円 )

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  • 火山砕屑物・水・雪の混合泥流における凝集体の形成条件および物理特性

    2019年05月 - 2020年03月

    新潟大学  平成31年度 新潟大学災害・復興科学研究所共同研究  共同研究(A)

    桂木 洋光, 小田 憲一, 新屋 啓文

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    担当区分:研究分担者 

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  • 積雪表面への弾丸衝突に誘発される全層・表層雪崩の発生条件

    2019年05月 - 2020年03月

    新潟大学  平成31年度 新潟大学災害・復興科学研究所共同研究  共同研究(A)

    西森 拓, 市原 美恵, 池田 航, 新屋 啓文

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    担当区分:研究分担者 

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  • 積雪内への水浸透速度の評価に基づく湿雪雪崩発生予測手法の検討

    2018年05月 - 2019年04月

    新潟大学  平成30年度 新潟大学災害・復興科学研究所共同研究  共同研究(B)

    西村 浩一, 辻 滉樹, 新屋 啓文

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    担当区分:研究分担者  資金種別:競争的資金

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  • 回転ドラム実験による火山砕屑物・水・雪の粗大化とその流動特性の解明

    2018年05月 - 2019年03月

    新潟大学  平成30年度 新潟大学災害・復興科学研究所共同研究  共同研究(A)

    桂木 洋光, 新屋 啓文, 小田 憲一

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    担当区分:研究分担者  資金種別:競争的資金

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  • 雪粒子の個別運動モデルと数値流体解析の連成による飛雪・積雪環境高精度予測法の開発

    研究課題/領域番号:18H01592  2018年04月 - 2022年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    大風 翼, 大宮 哲, 新屋 啓文

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    担当区分:研究分担者  資金種別:競争的資金

    配分額:17290000円 ( 直接経費:13300000円 、 間接経費:3990000円 )

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  • 固気混相流における粒子の乱流輸送と地形パターンが示す時空間構造の理論的解明

    研究課題/領域番号:17K14353  2017年04月 - 2020年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(B)  若手研究(B)

    新屋 啓文

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:4160000円 ( 直接経費:3200000円 、 間接経費:960000円 )

    本研究課題では,固気混相流において複雑な時空間構造を示す飛砂・飛雪現象と砂床・雪面上に周期的または典型的な構造を形成する地形現象に対し,物理学に基づく計算手法の導入および数理科学に基づく理論解析手法の適用を行うことで,風による粒子輸送の平衡・非平衡特性と地形のパターン形成を関連付け両者の普遍的法則及び機構の解明を3年計画で開始した.
    2年度では,初年度に開発した次世代型吹雪モデル”Large-eddy simulation coupled with Lagrangian snow transport model”を用いて,弱風(5 m/s)から強風(10 m/s)に至るまでの粒子輸送形態の風速依存性について調べるとともに,吹雪研究の分野で主流であった従来の平均流モデルや観測・実験との整合性を確認した.その結果,粒子の輸送形態は,弱風において輸送の発生と停止を繰り返す間欠的輸送から,強風においてスパン方向に蛇行する連続的輸送へと変化した.また,粒子質量流束の鉛直分布は吹雪の野外観測や風洞実験で確認されるベキ則に従い,粒子の最大跳躍高度が弱風から強風にかけて高さ5 cmから40 cmへと増大した.このような粒子挙動の風速依存性は,従来の平均流モデルや観測・実験に類似しており,次世代型吹雪モデルにおいて既存研究との整合性が確認された.
    本年度では,さらに,防災科学技術研究所・新庄雪氷環境実験所にて飛雪粒子の雪面への衝突であるスプラッシュ過程に関する風洞実験に参加した.スプラッシュ過程における雪粒子の三次元飛跡を捉えるため,同期させた2台の高速度カメラを用いて雪面での粒子の跳ね返りや衝突により雪面から新たに放出される粒子が撮影された.そして,ImageJによる動画像解析から各飛雪粒子の見かけ粒径と重心を自動抽出する手法の確立に成功した.

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  • 固体-流体混合系における物質輸送及び構造形成に潜む普遍的機構の解明

    研究課題/領域番号:14J03528  2014年04月 - 2017年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特別研究員奨励費  特別研究員奨励費

    新屋 啓文

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:4030000円 ( 直接経費:3100000円 、 間接経費:930000円 )

    粒子の空気輸送メカニズムを解明するため,これまでに平均風速場の計算と個々の粒子計算を組み合わせた理論モデルを構築した.本年度は,既存成果の主要因特定のため詳細な物理量の解析①と②に加え,理論モデルの3次元乱流場への拡張③について,以下の通り実施した.
    ①1964年に提唱されたOwenの仮説を検証するため,粒子が飛散し始める臨界近傍における流体・粒子剪断応力の風速依存性について調べた.粒子輸送下で発生する粒子応力は,下降・上昇粒子の総運動量の差から算出される.その結果,流体と粒子応力の和は全ての風速条件で空間一様であったため,風速に対する粒子応力の変化が地表面応力特性の要因と特定された.さらに,粒子応力の風速依存性は,跳躍粒子の粒度分布変化によって説明されることを明らかにした.
    ②跳躍粒子と地表面の衝突であるスプラッシュ過程を,既存の単一スプラッシュ実験に基づき再構築し,飛散粒径に応じた輸送形態の変化について調べた.その結果,粒子の運動形態は,粒径100 μmを境に跳躍から浮遊へ遷移し,既存の観測や実験結果と対応することを示した.さらに,スプラッシュ過程の再構築に伴う粒子運動の改善は,衝突速度に非依存した鉛直方向の反発係数によって生じたことを明らかにした.
    ③風速場の空間不均一性による輸送の非定常ダイナミクスを理解するため,Large-Eddy Simulationによる乱流計算手法とスプラッシュ関数を用いた粒子計算手法を連成させた新たな粒子の乱流輸送モデルを開発した.そして,一定速度の壁面駆動による風速場の下,粒径100 μmの場合に生じる粒子の乱流輸送構造を調べた.その結果,主風向に沿った筋状の空間構造が,局所的に取り込まれた粒子によって形成された.さらに,この構造は時間的に輸送の発生と停止を繰り返す間欠性を示すことを明らかにした.

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  • 流体中を運動する要素集団の輸送現象とパターン形成およびそれらの普遍性の理論的解明

    研究課題/領域番号:11J07296  2011年 - 2013年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特別研究員奨励費  特別研究員奨励費

    新屋 啓文

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:1900000円 ( 直接経費:1900000円 )

    本年度は、昨年度に引き続き、地形のパターン形成やダイナミクスに見られるメカニズムを、i)現象の細部に至る詳細な性質を明らかにする粒子法シミュレーションと、ii)現象を粗視化し本質の抽出を行う現象論モデルの構築と数理解析の2つの異なるアプローチを用い考察する目的で、以下の通り実施した。
    1砂丘 : 砂丘骨格模型と呼ばれる力学系モデルを用い、環境条件に応じたバルハンの安定性に着目した。その結果、バルハンの最終状態は砂の供給量の増加に伴い、消滅・定常・増加の異なる3種類に分類された。そして、(i)孤立系の場合、バルハンは消滅と増加の2状態をほぼ示し、形成された定常バルハンのサイズは供給量によらず一定となった。一方で、(ii)ネットワーク系の場合、バルハンは供給量に応じた異なるサイズへ変形した。さらに、線形安定性解析を通して、これらの変形は最適サイズへの自己調節機能によって生じた事が分かった。
    2雪崩 : 粒子モデルと現実の系との定量的対応を議論するため、斜面流前端に形成される頭部の前端角の時間発展に着目した。その結果、数値計算の初期において、前端角が示す揺らぎは大きいが、時間の経過とともに前端角は一定の角度(60度)へ収束することが分かった。この角度は、雪崩に関する運動論の理論解析から予測されており、本モデルの結果と良く一致した。また、本モデルを支配する1つの無次元パラメータを変化させることで、頭部形状が一定値を境に形成されなくなった。具体的には、重力が斥力に比べ十分大きい場合、頭部を形成することは不可能であり、モデルの適用範囲を意味すると考えられる。
    3リップル : 粒子の詳細な跳躍過程を捉えるため、スプラッシュ(砂面への粒子衝突により他の粒子を放出する過程)における粒子の物理的状態を調べた。その結果、粒子の砂面への入射角度分布は、2つの異なるガウス分布によって上手くフィッティングされた。さらに、入射時の粒子の運動エネルギーは、高エネルギーと低エネルギーの2状態に区分された事から、2種類の跳躍モードの存在が示唆された。

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担当経験のある授業科目

  • 基礎雪氷学

    2018年
    -
    2019年
    機関名:新潟大学