TOHOKU UNIVERSITY Researchers

Research History 1

2026/04 - Present

Tohoku University　Graduate School of Engineering　Postdoctoral fellow

Education 3

Tohoku University　Graduate School of Engineering　Department of Aerospace Engineering

2023/04 - 2026/03
Tohoku University　Graduate School of Engineering　Department of Aerospace Engineering

2021/04 - 2023/03
Tohoku University　Faculty of Engineering　Department of Mechanical and Aerospace Engineering

2017/04 - 2021/03

Professional Memberships 3

日本流体力学会
日本航空宇宙学会
American Physical Society

Research Interests 2

数値流体力学
Fluid Dynamics

Research Areas 2

Manufacturing technology (mechanical, electrical/electronic, chemical engineering) / Fluid engineering /
Aerospace, marine, and maritime Engineering / Aerospace engineering /

Awards 1

第35回数値流体力学シンポジウム若手優秀講演表彰

2022/12　日本流体力学会

Papers 4

Detecting Turbulent Breakdown for Predicting Transitional Boundary Layers in Wall-Modeled Large-Eddy Simulation

Shigetaka Kawai, Yuta Iwatani, Chinatsu Eto, Soshi Kawai

AIAA Journal　2026/05

DOI： 10.2514/1.J066244 　
Direct numerical simulation of subharmonic transition in pseudo-adiabatic, heated and cooled boundary layers at Mach number 0.8

Yuta Iwatani, Hiroyuki Asada, Soshi Kawai

International Journal of Heat and Fluid Flow　2025/12

DOI： 10.1016/j.ijheatfluidflow.2025.109896 　
Compact representation of transonic airfoil buffet flows with observable-augmented machine learning

Kai Fukami, Yuta Iwatani, Soju Maejima, Hiroyuki Asada, Soshi Kawai

Journal of Fluid Mechanics　2025/10/25

DOI： 10.1017/jfm.2025.10741 　
Identifying the Self-Sustaining Mechanisms of Transonic Airfoil Buffet with Resolvent Analysis

Yuta Iwatani, Hiroyuki Asada, Chi-An Yeh, Kunihiko Taira, Soshi Kawai

AIAA Journal　1-12　2023/03/31
Publisher: American Institute of Aeronautics and Astronautics ({AIAA})
DOI： 10.2514/1.j062294 　

ISSN： 0001-1452 1533-385X

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<jats:p> The self-sustaining mechanisms of shock oscillations in transonic airfoil buffet are studied by wall-resolved large-eddy simulation (LES) and resolvent analysis. The LES successfully reproduces the large-scale shock oscillations over a transonic OAT15A airfoil, and the resolvent analysis using the high-fidelity LES data reveals the input–output relations in the self-sustained shock oscillations. Based on the input–output relations revealed by the resolvent analysis, this study identifies two mechanisms of the self-sustained shock oscillations. The first mechanism is closely tied to the periodic variations of the shock-induced separation height, whereas the second mechanism is related to the pressure dynamics around the shock wave. The mechanisms of the self-sustained shock oscillations identified by the input–output relations are examined in detail along with the high-fidelity LES data to aid the understanding of the feedback formulations in transonic airfoil buffet. </jats:p>

Research Projects 2

大規模縦渦ー壁面干渉現象：入出力作用素論に基づく壁面摩擦・圧力変動増加機構の解明

岩谷優汰

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業

Category: 研究活動スタート支援

Institution: 東北大学

2026/07/31 - 2028/03/31
熱・速度干渉を伴う乱流遷移現象の解明と制御：「窓」を用いた入出力作用素解析の発展

岩谷優汰

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業

Category: 特別研究員奨励費

Institution: 東北大学

2023/04 - 2026/03

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2年目である当該年度は，境界層乱流遷移現象に対する壁面温度効果の物理機構解明に向けて，昨年度に取得した直接数値シミュレーション(DNS)データの詳細解析を実施した．並行して，現象理解・制御を実現する窓付き入出力作用素解析手法の発展に引き続き取り組んだ．前者のDNSデータ解析では，渦構造や空間3次元の時系列データ，低次の統計量（平均・分散）から歪度のような対流項の2次の非線形性に由来する高次統計量までを幅広く調査し，その物理的考察を行なった．特筆すべき結果として，壁面冷却により平面不安定波(Mack’s first mode)の成長が抑制され，結果的に遷移形態がH型からO型へ変化することが明らかになった．遷移形態の変化により遷移境界層内で卓越する周波数モードが変化し，更にはそれらの非線形相互作用（3波相互作用）も変化することを，バイスペクトルモード分解(BMD)を用いて示した．同時に，壁面冷却条件においては壁面摩擦係数が他温度条件と異なる分布を示し，この差異は周波数モード間の非線形相互作用と密接に関連することが示された．以上の知見は，異なる遷移形態に対しても適用可能な，境界層の乱流崩壊位置を特定するセンサーの考案にも応用された．また最終年度の目標である摩擦抵抗低減に向けた境界層制御へと応用できるものと考えている．後者の流体データの窓付き入出力作用素解析手法の構築に関しては，変数間の入出力関係を特定する変数窓の導入には，流体の支配方程式を固定点や周期解周りで線形化した際に得られる複数項からなる非線形高次項を正しく切り分ける必要が明らかになった. 一方で従来手法のように直接的に入出力作用素（行列）を求める手法ではこの課題に取り組むことは困難であり，代わりに支配方程式の情報と既存のデータ駆動的解析手法を組み合わせることでこの課題を克服できる可能性が示唆された．