出原 浩史 (イズハラ ヒロフミ)

IZUHARA Hirofumi

写真a

職名

准教授

生年

1980年

研究室住所

宮崎市学園木花台西1-1

研究分野・キーワード

応用数学

メールアドレス

メールアドレス

研究室電話

0985-58-7384

出身大学 【 表示 / 非表示

  •  
    -
    2003年03月

    広島大学   理学部   数学科   卒業

出身大学院 【 表示 / 非表示

  •  
    -
    2008年03月

    広島大学  理学研究科  数理分子生命理学専攻  博士課程  修了

取得学位 【 表示 / 非表示

  • 広島大学 -  博士(理学)

  • 広島大学 -  修士(理学)

専門分野(科研費分類) 【 表示 / 非表示

  • 数学基礎・応用数学

 

研究経歴 【 表示 / 非表示

  • 反応拡散系におけるパターン形成の数理

    (選択しない)  

    研究期間: 2003年04月  -  継続中

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    反応拡散系は自然界に現れるパターン形成現象を記述する方程式として古くから用いられてきた. 反応拡散系を数理的立場から解析することにより自然界に現れるパターン形成現象を理解しようと努めている.

  • 非線形拡散の性質とパターン形成

    (選択しない)  

    研究期間: 2008年04月  -  継続中

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    非線形拡散は多くの数理モデルで導入されているが, その性質はまだ明らかでないことが多い. 本研究では, 非線形拡散をもつ方程式とその方程式に現れるパターン形成とを関連づけて研究を行っている.

論文 【 表示 / 非表示

  • Bifurcation structure of stationary solutions for a chemotaxis system with bistable growth

    Izuhara H., Kuto K., Tsujikawa T.

    Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics   35 ( 2 ) 441 - 475   2018年07月  [査読有り]

    共著

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    © 2018, The JJIAM Publishing Committee and Springer Japan KK, part of Springer Nature. From the viewpoint of pattern formation, Keller–Segel systems with growth terms are studied. These models exhibit various stationary and spatio-temporal patterns which are caused by a combination of three effects: chemotaxis, diffusion and growth. In this paper, we consider Keller–Segel system with the cubic growth term known as the Allee effect in ecology and its shadow system in the limiting case that the mobility of biological population tends to infinity. We show the existence and stability of stationary solutions of the shadow system in one space dimension. Our proof is based on the bifurcation theory, a singular perturbation method and a level set analysis. We also show some numerical results on global structures of stationary solutions in the systems by using AUTO package. Moreover, we mention the difference in dynamics between Keller–Segel system with the cubic growth term and that with the logistic growth term with the aid of a computer.

    DOI

  • Traveling waves in a reaction-diffusion system describing smoldering combustion

    Ijioma E., Izuhara H., Mimura M.

    SIAM Journal on Applied Mathematics   77 ( 2 ) 614 - 637   2017年04月  [査読有り]

    共著

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    © 2017 Society for Industrial and Applied Mathematics.Combustion is a fast oxidation process and exhibits diverse behaviors according to experimental conditions. When there is no natural convection of air, such as in experiments aboard a space shuttle or in a vertically confined system, an unexpected finger-like smoldering combustion develops. In this paper, a reaction-diffusion-advection system that describes smoldering combustion is studied from the viewpoint of computer-aided analysis. In particular, we focus on the traveling wave solutions of the system, which represent the characteristic propagation of combustion. It is revealed that the existence or nonexistence of stable traveling wave solutions determines whether or not a combustion front propagates in a self-sustained way in one space dimension. In two space dimensions, we numerically suggest the existence of a traveling spot solution in which the flow rate is too low to support planar traveling wave solutions. Moreover, we discuss reflection phenomena of a combustion wave when it reaches the boundary of the system.

    DOI

  • Homogenization and fingering instability of a microgravity smoldering combustion problem with radiative heat transfer

    Ijioma E., Izuhara H., Mimura M., Ogawa T.

    Combustion and Flame   162 ( 10 )   2017年04月

    共著

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    © 2015 The Combustion Institute. The present study concerns the homogenization and fingering instability of a microgravity smoldering combustion problem with radiative heat transfer. The major premise of the homogenization procedure is the slow exothermic fuel oxidation of a reactive porous medium at the pore level. The porous medium consists of ε-periodically distributed cells, with ε a suitable scale parameter. A nonlinear reaction rate of Arrhenius type accounts for the relationship between the reactants and the heat that sustains the smoldering process. At the gas-solid interface, the balance of thermal fluxes is given by the heat production rate due to the reaction and the radiative heat losses at the interface. Since the size of the inclusions is small with respect to ε, we derive a kinetic model for fuel conversion in the region occupied by the solid inclusions and hence complete the description of a single-step chemical kinetics. The derived macroscopic model shows a close correspondence to a previous phenomenological reaction-diffusion model, within a suitable choice of parameters. We perform numerical simulations on the microscopic and homogenized models in order to verify the efficiency of the homogenization process in the slow smoldering regime. We show that the results of the macroscopic model capture the distinct fingering states reminiscent of microgravity smoldering combustion. We also show qualitative results that confirm the close relationship between the radiative heat losses and the characteristic length scales of the instability.

    DOI

  • Diffusion-driven destabilization of spatially homogeneous limit cycles in reaction-diffusion systems

    Kuwamura M., Izuhara H.

    Chaos   27 ( 3 )   2017年03月  [査読有り]

    共著

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    © 2017 American Association of Physics Teachers.We study the diffusion-driven destabilization of a spatially homogeneous limit cycle with large amplitude in a reaction-diffusion system on an interval of finite size under the periodic boundary condition. Numerical bifurcation analysis and simulations show that the spatially homogeneous limit cycle becomes unstable and changes to a stable spatially nonhomogeneous limit cycle for appropriate diffusion coefficients. This is analogous to the diffusion-driven destabilization (Turing instability) of a spatially homogeneous equilibrium. Our approach is based on a reaction-diffusion system with mass conservation and its perturbed system considered as an infinite dimensional slow-fast system (relaxation oscillator).

    DOI

  • Turing instability in reaction-diffusion models on complex networks

    Ide Y., Izuhara H., Machida T.

    Physica A: Statistical Mechanics and its Applications   457   331 - 347   2016年09月  [査読有り]

    共著

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    © 2016 Elsevier B.V. All rights reserved.In this paper, the Turing instability in reaction-diffusion models defined on complex networks is studied. Here, we focus on three types of models which generate complex networks, i.e. the Erdos-Rényi, the Watts-Strogatz, and the threshold network models. From analysis of the Laplacian matrices of graphs generated by these models, we numerically reveal that stable and unstable regions of a homogeneous steady state on the parameter space of two diffusion coefficients completely differ, depending on the network architecture. In addition, we theoretically discuss the stable and unstable regions in the cases of regular enhanced ring lattices which include regular circles, and networks generated by the threshold network model when the number of vertices is large enough.

    DOI

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著書 【 表示 / 非表示

  • 線形代数入門

    辻川 亨, 出原 浩史 (担当: 共著 )

    学術図書出版社  2017年11月 ISBN: 9784780605952

    CiNii

  • 線形代数入門

    辻川 亨, 出原 浩史 (担当: その他 )

    学術図書出版社  2016年 ISBN: 9784780605341

    CiNii

  • パターン形成の数理とバイオメディカルへの応用

    Murray J. D. (James Dickson), 勝瀬 一登, 三村 昌泰, 瀬野 裕美, 吉田 雄紀, 青木 修一郎, 宮嶋 望, 半田 剛久, 清田 正紘, 河内 一樹, 中口 悦史, 梯 正之, 川崎 廣吉, 池田 幸太, 森下 喜弘, 出原 浩史, 関村 利朗, 昌子 浩登, 柴田 達夫, 上田 肇一, 本多 久夫, 稲葉 寿 (担当: 共訳 )

    丸善出版  2016年 ISBN: 9784621300626

    CiNii

その他研究活動 【 表示 / 非表示

  • 三村昌泰 編:現象数理学入門

    書評 

    2016年04月
     
     
     

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    日本数学会が編集している学会誌「数学」の第68巻第2号(2016年4月)にて三村昌泰編の現象数理学入門の書評が掲載された。

科研費(文科省・学振)獲得実績 【 表示 / 非表示

  • 燃焼モデルに現れるパターンの計算機支援解析

    若手研究(B)

    研究期間:  2017年04月  -  2021年03月 

  • 生命現象における階層を超えるミクロとマクロとをつなぐ理論の構築

    基盤研究(C)

    研究期間:  2016年04月  -  2019年03月 

  • 生物の集合形成メカニズムに対する数理モデルからの探求

    若手研究(B)

    研究期間:  2014年04月  -  2017年03月 

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    バクテリアなどの微生物は集合することにより規則正しいコロニーパターンを形成することがよく知られている. 本研究では, 数理モデルからのアプローチによって生物の自己組織的集合形成のメカニズムを明らかにする.

その他競争的資金獲得実績 【 表示 / 非表示

  • すす燃焼に現れる燃焼パターンのモデル解析からの考察

    提供機関:  明治大学  MIMS重点研究推進プログラム

    研究期間: 2016年04月  -  2017年03月 

  • すす燃焼に現れる燃焼パターンのモデル解析からの考察

    提供機関:  明治大学先端数理科学インスティテュート  MIMS数理科学共同研究プロジェクト

    研究期間: 2015年04月  -  2016年03月 

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    微小重力環境下での燃焼は通常の重力環境での燃焼と全く異なる振る舞いをすることが知られており、燃焼が指状に広がる。本研究では微小重力環境における燃焼を数理モデル化し、その解析を通して燃焼跡パターンの形成メカニズムを理解することを目標とする。

研究発表 【 表示 / 非表示

  • パターンを遷移する弛緩振動について

    出原浩史  [招待有り]

    研究集会:パターン形成の数理とその周辺  2018年05月  -  2018年05月   

  • 燃焼モデルの数値シミュレーション解析

    出原浩史  [招待有り]

    数学と現象 in 清里  2018年02月  -  2018年02月   

  • Mathematical analysis on a nonlinear system for contact inhibition of cell growth

    Hirofumi Izuhara  [招待有り]

    MIMS workshop on Modeling and Numerical Analysis of Nonlinear Phenomena: Fluid Dynamics, Motion of Interfaces, and Cell Biology  2017年12月  -  2017年12月   

  • 増殖項をもつ走化性方程式のパターン形成

    出原浩史  [招待有り]

    京都大学数理解析研究所共同研究(公開型) 非線形現象と反応拡散方程式  2017年10月  -  2017年10月   

  • Smoldering combustion in a narrow channel

    Hirofumi Izuhara  [招待有り]

    ReaDiNet 2017 International Conference on Mathematical Biology  (NCTS, Taiwan)  2017年10月  -  2017年10月   

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共同研究希望テーマ 【 表示 / 非表示

  • 複雑現象を記述する数理モデルの構築とその応用