COEスタッフ
事業推進担当者COE研究員COE事務室
事業推進担当者
教官氏名 田端正久
所属部局名、
学科部門名
数理学研究院数理科学部門
職名 教授
電子メール tabata@math.kyushu-u.ac.jp
ホームページ http://www.math.kyushu-u.ac.jp/~tabata/
電話番号 092-642-2759
FAX番号 092-642-2759
取得学位 理学博士・京都大学・1977年11月
専門分野 偏微分方程式の数値解析、数値流体力学
研究・教育・
社会活動概要
偏微分方程式の数値解析、すなわち、偏微分方程式に対する数値解法の解析、開発、応用を行っている。特に、流れ問題の有限要素解析の理論と計算を研究対象としている。
計算数理講座に属し、数学と計算機を結び付ける観点から、教育を行っている。
日本数学会、日本応用数理学会、日本計算工学会、数値流体力学会に所属し、理工学の諸分野の研究者と数値解析を通して交流している。

理工学に現れる現象のほとんどは偏微分方程式で記述される。流体に関連する現象、構造に関連する現象、電磁気に関連する現象等、すべてそうである。これらの現象を解析するためには、適当な境界条件や初期条件のもとで、偏微分方程式を解かなければならない。しかしながら、解析的手法では非常に特別な場合を除いて解を具体的に求めることができない。
これらの偏微分方程式が現実的な意味で解けるようになったのは、計算機の発達により大規模高速計算が可能になった20世紀末である。すなわち、現代に生きる我々は、数値計算という手法により、これらの方程式を数値的に解くことができるようになった。数値シミュレーションと呼ばれるこの手法は、航空機、自動車、高層建築物等の設計、血液から大気におよぶ流れの解析、天気予報等々に、今日広く使われている。

計算機は高速大量計算ができるが、つまるところ、有限回の加減乗除にすぎない。偏微分方程式で記述される連続問題を計算機で解けるように離散問題を作成することは計算スキームの構築と呼ばれる。得られた数値解が元の偏微分方程式の解を正しく捕らえているか、誤差はどの程度かを解析することは誤差解析と呼ばれる。正しい数値計算結果を出すことが数学的に保証された計算法の開発とそれらを用いた諸問題への応用を行っている。これらの研究は、数値シミュレーション結果が正しいことを保証するものであり、計算機能力の進歩につれて益々重要になってきている。

現在の研究対象は以下のとおりである。
1.ナヴィエ・ストークス方程式のためのスキームの開発
2.地球マントル対流問題の数値シミュレーション
3.自由境界問題の計算スキームの開発
4.差分法と有限要素法を結ぶ接点法の開発
5.高レイノルズ数流れの数値計算。

研究のキーワード 数値解析 ,偏微分方程式 ,数値流体力学 ,有限要素法 ,数値計算スキーム ,自由境界問題 ,誤差解析
研究業績
[1]  Uniform solvability of finite element solutions in approximate domains, Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics, 18(2001), 567--585.
[2]  Numerical analysis of flow problems by finite element methods, Sugaku Expositions, 14(2001), 155--174.
[3]  Error estimates for finite element approximations of drag and lift in nonstationary Navier-Stokes flows, Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics, 17(2000), 371--389.
[4]  A stabilized finite element method for the Rayleigh-B{\'e}nard equations with infinite Prandtl number in a spherical shell, Computational Methods in Applied Mechanics and Engineering, 190(2000), 387--402.
[5]  A finite element analysis of a linearized problem of the Navier-Stokes equations with surface tension, SIAM Journal on Numerical Analysis, 38(2000), 40--57.
[6]  An error analysis of streaklines as curves, Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics, 16(1999), 1-23.
[7]  Precise computation of drag coefficients of the sphere, The International Journal of Computational Fluid Dynamics, 9(1998), 303-311.
[8]  Extension to three-dimensional problems of the upwind finite element scheme based on the choice of up- and downwind points, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 112(1994), 109--131.
[9]  微分方程式の数値解法II, 岩波書店, 東京, 1994.
[10] Finite-element analysis of high Reynolds number flows past a circular cylinder, Journal of Computational and Applied Mathematics, 38(1991), 411--424.
[11] An upwind finite element scheme for high-Reynolds-number flows, International Journal for Numerical Methods in Fluids, 12(1991), 305--322.
[12] On a conservative upwind finite element scheme for convective diffusion equations, R.A.I.R.O., Analyse numerique/Numerical Analysis, 15(1981), 3--35.
[13] Approximations monotones de problemes de perturbations singulieres, C. R. Acad. Sc. Paris, 292(1981), 495--497.
[14] Multiple solutions of two-point boundary value problems of Neumann type with a small parameter, SIAM Journal on Numerical Analysis, 11(1980), 613--631.
[15]  A finite difference approach to the number of peaks of solutions for semilinear parabolic problems, Journal of Mathematical Society of Japan, 32(1980), 171--192.
所属学会名 日本数学会、雑誌「数学」常任編集委員、昭和63年 - 平成元年、評議員、平成3年 - 平成5年;
日本応用数理学会、評議員、平成2年 - 平成12年、理事、平成13年;
日本計算工学会、評議員、平成7年 - 現在;
日本数値流体力学会
教育活動 大学院数理学府で、博士後期、前期課程学生の研究指導、講義、「計算数理学」等を担当。
理学部で「数学概論」、「解析学」、「情報数学」等を担当。
工学部で「数学I」、「数学II」等を担当。
全学共通教育で「コア1」、「微分積分学続論」、「数学基礎演習」を担当。
社会連携活動
1.産官学との共同研究
科学技術庁計算科学技術共同研究推進制度「地球深部ダイナミクスの数値シキュレーション」、平成9-10年
2.受託研究
防災科学技術研究所「スーパープルーム発生及び遷移層との相互作用に関する数値実験」、平成11-12年
2.受託研修員受け入れ
昭和63年 - 平成元年
3.公開講座講演
平成5年、平成7年、平成11年
4.委員
地震予知総合研究振興会ワーキンググループ委員、平成10年
5.雑誌編集委員
Numerische Mathematik, 平成3年-現在
Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics, 平成3年-現在
Kyushu Journal in Mathematics, 平成10年-現在
Journal of Scientific Computing, 平成12年-現在
その他 -
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