Fundamental studies on the interaction between the polymer chain dynamics and turbulent flows

• Project/Area Number: 20760112
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Fluid engineering
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: WATANABE Takeshi 名古屋工業大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (30345946)
• Project Period (FY): 2008 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2010: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2009: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2008: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 乱流 / 直接数値計算 / 並列計算 / 高分子鎖 / 高分子 / マルチスケール

Research Abstract

We investigated the statistical and dynamical nature of long chain polymers dispersed in turbulent flows by using the large-scale numerical simulations. Statistics of coil-stretch transition of polymer extension fluctuations was clarified in the case for isotropic turbulence. We found that this nature was insensitive to the variation of number of beads consisting of the polymer model. We also discussed the relationship between the time scale of polymer extension dynamics and velocity gradient fluctuations.

Research Products

• [Journal Article] Coil-stretch transition in an ensemble of polymers in isotropic turbulence (2010)
  • Author(s): Takeshi Watanabe, Toshiyuki Gotoh
  • Journal Title: Physical Review E(066301) Volume: 81
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Green's function for a generalized two-dimensional fluid (2010)
  • Author(s): Takahiro Iwayama, Takeshi Watanabe
  • Journal Title: Physical Review E(036307) Volume: 82
  • NAID: 110008460128
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Coil-stretch transition in an ensemble of polymers in isotropic turbulence (2010)
  • Author(s): Takeshi Watanabe, Toshiyuki Gotoh
  • Journal Title: Physical Review E Volume: 81 Pages: 66301-66301
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Green's function for a generalized two-dimensional fluid (2010)
  • Author(s): Takahiro Iwayama, Takeshi Watanabe
  • Journal Title: Physical Review E Volume: 82 Pages: 36307-36307
  • NAID: 110008460128
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Scalar flux in a uniform mean scalar gradient in homogeneous isotropic steady turbulence (2010)
  • Author(s): Toshiyuki Gotoh, Takeshi Watanabe
  • Journal Title: Physica D Volume: (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Scalar flux in homogeneous turbulence (2009)
  • Author(s): 後藤俊幸、渡邊威
  • Journal Title: 九州大学応用力学研究所研究集会報告(19ME-S) Volume: 7 Pages: 29-36
• [Journal Article] Scalar flux in homogeneous turbulence (2009)
  • Author(s): 後藤俊幸、渡邊威
  • Journal Title: 九州大学応用力学研究所研究集会報告 19ME-S7 Pages: 29-36
• [Presentation] 高分子モデルと乱流の相互作用に関する数値シミュレーション (2011)
  • Author(s): 杉本大輝, 渡邊威, 金相佑, 後藤俊幸
  • Organizer: 日本物理学会第66回年次大会
  • Place of Presentation: 学会Web上でスライドを公表(発表会は震災で中止)
  • Year and Date: 2011-03-25
• [Presentation] テイラー・クエット流における鎖状高分子の影響 (2011)
  • Author(s): 金相佑, 後藤俊幸, 杉本大輝, 渡邊威
  • Organizer: 日本物理学会第66回年次大会
  • Place of Presentation: 学会Web上でスライドを公表(発表会は震災で中止)
  • Year and Date: 2011-03-25
• [Presentation] 高分子モデルと乱流の相互作用に関する数値シミュレーション (2011)
  • Author(s): 杉本大輝, 渡邊威, 金相佑, 後藤俊幸
  • Organizer: 日本物理学会第66回年次大会
  • Place of Presentation: (学会Web上でスライドを公表)(発表会は震災で中止)
  • Year and Date: 2011-03-25
• [Presentation] テイラー・クエット流における鎖状高分子の影響 (2011)
  • Author(s): 金相佑, 後藤俊幸, 杉本大輝, 渡邊威
  • Organizer: 日本物理学会第66回年次大会
  • Place of Presentation: (学会Web上でスライドを公表)(発表会は震災で中止)
  • Year and Date: 2011-03-25
• [Presentation] 一様なスカラー勾配のもとで乱流により輸送されるスカラー揺らぎの確率密度関数 (2011)
  • Author(s): 和田恭志, 渡邊威, 後藤俊幸
  • Organizer: 日本物理学会第66回年次大会
  • Place of Presentation: (学会Web上でスライドを公表)(発表会は震災で中止)
  • Year and Date: 2011-03-25
• [Presentation] 一様乱流中のパッシヴスカラー場の間欠性 (2011)
  • Author(s): 鈴木祐有紀, 渡邊威, 後藤俊幸
  • Organizer: 日本物理学会第66回年次大会
  • Place of Presentation: (学会Web上でスライドを公表)(発表会は震災で中止)
  • Year and Date: 2011-03-25
• [Presentation] 高シュミット数の乱流スカラー輸送 (2011)
  • Author(s): 畑中祥吾, 渡邊威, 後藤俊幸
  • Organizer: 日本物理学会第66回年次大会
  • Place of Presentation: (学会Web上でスライドを公表)(発表会は震災で中止)
  • Year and Date: 2011-03-25
• [Presentation] 大規模並列計算による乱流中の高分子モデルの挙動解析 (2011)
  • Author(s): 渡邊威, 後藤俊幸
  • Organizer: 京都大学数理解析研究所共同研究集会「乱流研究次の10年:乱流の動的構造の理解へ向けて」
  • Place of Presentation: 京都大学数理解析研究所
  • Year and Date: 2011-01-12
• [Presentation] 乱流中のダンベルモデルの運動とその乱流への影響 (2010)
  • Author(s): 渡邊威, 後藤俊幸
  • Organizer: 九州大学応用力学研究所研究集会「乱流現象及び非平衡系の多様性と普遍性」
  • Place of Presentation: 九州大学応用力学研究所
  • Year and Date: 2010-11-12
• [Presentation] 一般化された2次元流体系における平行流の安定性 (2010)
  • Author(s): 末吉雅和, 岩山隆寛, 渡邊威
  • Organizer: 日本気象学会2010年度秋季大会
  • Place of Presentation: 京都テルサ(京都市)
  • Year and Date: 2010-10-29
• [Presentation] 高分子モデルの集団と乱流場の相互作用に関する数値シミュレーション (2010)
  • Author(s): 渡邊威, 宇野聡志, 後藤俊幸
  • Organizer: 日本物理学会2010年秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
  • Year and Date: 2010-09-25
• [Presentation] 等方乱流中に分散したダンベルモデルの数値シミュレーション (2010)
  • Author(s): 渡邊威, 宇野聡志, 後藤俊幸
  • Organizer: 日本流体力学会年会2010
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2010-09-10
• [Presentation] 一般化された2次元流体系のグリーン関数 (2010)
  • Author(s): 岩山隆寛, 渡邊威
  • Organizer: 日本流体力学会年会2010
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2010-09-10
• [Presentation] 一様な平均勾配のもとでのパッシヴスカラー乱流の統計 (2010)
  • Author(s): 後藤俊幸, 渡邊威
  • Organizer: 日本機械学会2010年度年次大会
  • Place of Presentation: 名古屋工業大学
  • Year and Date: 2010-09-06
• [Presentation] 平均スカラー勾配下での乱流スカラーフラックスの統計法則 (2010)
  • Author(s): 後藤俊幸, 渡邊威
  • Organizer: 日本物理学会第65回年次大会
  • Place of Presentation: 岡山大学津島キャンパス
  • Year and Date: 2010-03-21
• [Presentation] Large scale fluctuations and small scale intermittency of passive scalar (2010)
  • Author(s): Toshiyuki Gotoh, Takeshi Watanabe
  • Organizer: Turbulence and Mixing workshop
  • Place of Presentation: Eilat(イスラエル)
• [Presentation] 乱流中の高分子鎖モデルの数値シミュレーション (2009)
  • Author(s): 渡邊威, 後藤俊幸
  • Organizer: 九州大学応用力学研究所研究集会「乱流現象及び非平衡系の多様性と普遍性」
  • Place of Presentation: 九州大学応用力学研究所
  • Year and Date: 2009-11-12
• [Presentation] 乱流中の高分子鎖モデルの数値シミュレーション (2009)
  • Author(s): 渡邊威, 後藤俊幸
  • Organizer: 九州大学応用力学研究所研究集会 乱流現象及び非平衡系の多様性と普遍性
  • Place of Presentation: 九州大学応用力学研究所
  • Year and Date: 2009-11-12
• [Presentation] On the scalar transfer flux in homogeneous turbulence (2009)
  • Author(s): T.Gotoh, T.Watanabe
  • Organizer: EUROMECH Colloquium 512 Small Scale Thrbulence and Related Gradient Statistics
  • Place of Presentation: Torino, Italy
  • Year and Date: 2009-10-26
• [Presentation] Scalar-flux statistics in passive scalar turbulence with a mean gradient (2009)
  • Author(s): 渡邊威, 後藤俊幸
  • Organizer: 日本流体力学会中部支部講演会
  • Place of Presentation: 名古屋大学ベンチャービジネスラボラトリー
  • Year and Date: 2009-10-16
• [Presentation] 乱流中の単一高分子鎖の挙動とその統計性 (2009)
  • Author(s): 渡邊威, 後藤俊幸
  • Organizer: 日本機械学会第22回計算力学講演会 CMD2009
  • Place of Presentation: 金沢大学角間キャンパス
  • Year and Date: 2009-10-11
• [Presentation] 乱流中の単一高分子鎖の挙動とその統計性 (2009)
  • Author(s): 渡邊威, 後藤俊幸
  • Organizer: 日本機械学会 第22回計算力学講演会 CMD2009
  • Place of Presentation: 金沢大学角間キャンパス
  • Year and Date: 2009-10-11
• [Presentation] 一様乱流中の単一高分子鎖の挙動とモデリング (2009)
  • Author(s): 渡邊威, 後藤俊幸
  • Organizer: 日本物理学会2009年秋季大会
  • Place of Presentation: 熊本大学黒髪キャンパス
  • Year and Date: 2009-09-28
• [Presentation] Single Polymer Dynamics in Isotropic Turbulence (2009)
  • Author(s): T. Watanabe
  • Organizer: RIMS Workshop "Mathematics and Physics across the Diversity of Turbulence Phenomena"
  • Place of Presentation: Kobe Institute
  • Year and Date: 2009-07-11
• [Presentation] Single Polymer Dynamics in Isotropic Turbulence (2009)
  • Author(s): Takeshi Watanabe
  • Organizer: RIMS Workshop "Mathematics and Physics across the Diversity of Turbulence Phenomena"
  • Place of Presentation: Kobe Institute(神戸市)
  • Year and Date: 2009-07-11
• [Presentation] 一様乱流中の高分子鎖の振る舞いとその統計性 (2009)
  • Author(s): 渡邊威, 後藤俊幸
  • Organizer: 日本物理学会第64回年次大会
  • Place of Presentation: 立教大学池袋キャンパス
  • Year and Date: 2009-03-27
• [Presentation] 一様乱流中の高分子鎖の振る舞いとその統計性 (2009)
  • Author(s): 渡邊威
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 立教大学池袋キャンパス
  • Year and Date: 2009-03-27
• [Presentation] Mixed velocity-scalar statistics in passive scalar turbulence with a uniform mean gradient (2008)
  • Author(s): Takeshi Watanabe
  • Organizer: IUTAM/INI symposium : Rotating StratifiedTu rbulence and Turbulence in the Atmosphere and Oceans
  • Place of Presentation: Isacc Newton Institute for Mathematical Sciences, Cambridge
  • Year and Date: 2008-12-08
• [Presentation] 乱流中の単一高分子鎖の挙動の数値シミュレーション (2008)
  • Author(s): 渡邊威, 後藤俊幸
  • Organizer: 日本物理学会2008年秋季大会
  • Place of Presentation: 岩手大学
  • Year and Date: 2008-09-20
• [Presentation] 乱流中の単一高分子鎖の挙動の数値シミュレーション (2008)
  • Author(s): 渡邊威
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 岩手大学
  • Year and Date: 2008-09-20