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対称性をもつ非圧縮粘性流の構成とその安定性の研究

Research Project

Project/Area Number 17654038
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Global analysis
Research InstitutionKanazawa University

Principal Investigator

宮川 鉄朗  Kanazawa University, 自然科学研究科, 教授 (10033929)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 福本 康秀  九州大学, 大学院・数理学研究院, 教授 (30192727)
加須栄 篤  金沢大学, 自然科学研究科, 教授 (40152657)
小俣 正朗  金沢大学, 自然科学研究科, 教授 (20214223)
Project Period (FY) 2005 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000)
Fiscal Year 2007: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords対称性 / 漸近挙動 / 安定性 / 渦 / ナヴィエ・ストークス方程式 / 非圧縮流 / 初期値問題 / ナヴィエ=ストークス方程式 / 外部領域 / 渦糸 / 渦管 / 特異摂動
Research Abstract

代表者宮川は3次元外部領域で非定常流を考察し,多項式ウェイトを伴うノルムの時間減衰について一般論としてはほぼ最良の結果を得た(現在投稿中)。この作業は対称生をもつ流れを構成する際にあらかじめ必要なものである。ここで得られた評価は2次元流で得た評価の3次元への形式的拡張になっている。従って,この結果を超える減衰性をもつ解を得るには,流れに対し何らかの対称生の仮定が必要と思われる。この結果を超える減衰性をもつ解を得るには,流れに対し何らかの対称生の仮定が必要と思われる。この予想を検証するために,現在対象な流れの減衰率を計算しているが,自由度が増えたために2次元の場合と比較して計算量が飛躍的に増大し,計算自身も著しく複雑になった。しかし指導原理は2次元の場合と同様だから,本年の内には部分的にしろまとまった結果を発表できる見込みである。これと並行して,次の研究対象である半空間での流れの対称生を考察する第一歩として,問題の定式化に不可欠なHelmholtzの分解定理の完全な証明を与えた。半空間においてこの定理は古くから知られており,代表者も過去にそれを利用したことはあるが,完全な証明を記載した文献がなく,このため論文執筆時に不自由を感じていた。代表者はFourier解析と関数空間論の初等的知識のみで理解可能な証明を与えることに成功した。この仕事はすでに査読付きの雑誌に掲載受理されており,2008年内に出版される予定である。
分担者福本は,核内に流れを伴う渦糸の漸近展開項を制御する方程式を探し,それが3次元弾性棒の方程式と等価であることを発見した。さらにその等価性の由来を力学系の変分原理に求め,回転群SO(3)の元を変数とする汎関数の変分学的考察によりこの等価性を証明した。
また,これと並行してレーザーと物質の相互作用に起因する点状の欠陥が渦糸群に与える影響を実験的に考察し,多様な渦のパターンが現れることを示した。この現象の数理的解釈が今後の課題である。

Report

(3 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2008 2007 2006 2005

All Journal Article (12 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (1 results)

  • [Journal Article] A proof of Helmholtz decomposition of vector fields over the halfspace2008

    • Author(s)
      May Thi Tun
    • Journal Title

      Advances in Mathematical Sciences and Applications 18(掲載確定)

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Analogy between a vortex-jet filament and the Kirchhoff elastic rod2007

    • Author(s)
      Y. Fukumoto
    • Journal Title

      Fluid Dynamics Research 39

      Pages: 511-520

    • NAID

      10019735637

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Super-complex wave-vortex multiscale phenomena induced in Laser-matter interactions2007

    • Author(s)
      S. Lugomer
    • Journal Title

      Physical Reviews E 76

      Pages: 1-15

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] On two-dimensional Navier-Stokes flows with rotational symmetries2006

    • Author(s)
      Cheng He
    • Journal Title

      Funkcialaj Ekvacioj 49

      Pages: 163-192

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Nonstationary Navier-Stokes flows in a two - dimen sional exterior domain with rotational symmetries2006

    • Author(s)
      Cheng He
    • Journal Title

      Indiana University Mathematics Journal 55

      Pages: 1483-1555

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] D'Alembert's paradox and the integrability of pressure for two-dimensional Euler flows in an exterior domain2006

    • Author(s)
      Tetsuro Miyakawa
    • Journal Title

      Kyushu Journal of Mathematics 60

      Pages: 345-361

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Linear and nonlinear stability of a vortex ring2006

    • Author(s)
      Yasuhide Fukumoto
    • Journal Title

      Proceedings of IUTAM symposium on elementary vortices and coherent structures

      Pages: 283-294

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Nonstationary Navier-Stokes flows in a two-dimensiional exterior domain with rotational symmetries.2006

    • Author(s)
      Cheng He
    • Journal Title

      Indiana University Mathematics Journal (掲載予定)

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] On two-dimensional Navier-Stokes flows with rotational Symmetries.2006

    • Author(s)
      Cheng He
    • Journal Title

      Funkcialaj Ekvacioj (掲載予定)

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] D'Alembert's paradox and the integrability of pressure for Euler flows in a two-dimensional exterior Domain.2006

    • Author(s)
      Tetsuro Miyakawa
    • Journal Title

      Kyushu Journal of Mathematics (掲載予定)

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] The velocity fields induced by a helical vortex tube.2005

    • Author(s)
      Yauhide Fukumoto
    • Journal Title

      Physics of Fluids 17, 10

      Pages: 101-119

    • NAID

      130005020381

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Hierarchical instability of a vortex ring array in a multiple laser-matter interactions.2005

    • Author(s)
      Stjepan Lugomer
    • Journal Title

      Fluid Dynamics Research 36, 4-6

      Pages: 277-290

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Presentation] On weighted-norm estimates for 3D exterior Navier-Stokes flows2007

    • Author(s)
      宮川 鉄朗
    • Organizer
      流体と気体の数学解析
    • Place of Presentation
      京都大学数理解析研究所
    • Year and Date
      2007-07-13
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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