| Project/Area Number |
22K03930
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 19010:Fluid engineering-related
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
北村 拓也 長崎大学, 工学研究科, 助教 (30794648)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
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| Keywords | 一様等方性乱流 / 確率幾何学 / 微分・積分幾何学 / エネルギー散逸率 / スカラー輸送 / Minkowski汎関数 / 渦構造 / 直接数値計算 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の目的は，「乱流構造と統計理論に新たな知の創発を促す」ことである．本研究の目的を達成するために，(I) 一様等方性乱流および格子乱流における乱流構造に対して微分・積分幾何学に基づいた形態論解析，(II) 大規模なデータ集合に対して，機械学習等による乱流構造の幾何と物理現象の関係性評価，(III) 確率幾何学の流体力学への理論展開および直接数値計算(DNS)による検証の三点を三年間で実施する．本研究の目的が達成できると，乱流における渦の役割を明らかにすることができ，渦構造の情報縮約や動的制御などの技術革新に一役買うことが期待される．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，微分・積分幾何学に基づいた渦構造の幾何学的特徴付と確率幾何学に基づいた流れ場の幾何化への展開を図ることである．令和五年は，令和四年度の研究状況および研究実施計画に基づいて，(1)正規化されたエネルギー散逸率の展開，(2)令和四年度実施したエンストロフィーおよびエネルギー散逸率の幾何について解析した結果に関するまとめ，および(3)ペクレ数無限大におけるスカラー輸送の計算および解析コードの開発を実施した．
(1)正規化されたエネルギー散逸率のレイノルズ数依存性に関して，投稿中の論文に対する査読の対応を行った．その中で，乱流のクロージャー理論であるEDQNMを用いた数値実験を実施したところ，直接数値計算と定性的に一致する結果を得た．得られた結果は，Karman-Howarth方程式の非線形項から由来する項は，流れ場に依らず概ね一定となることを支持するものである．
(2)エンストロフィーおよびエネルギー散逸率の幾何に関する結果をまとめるにあたって，補足結果を示す必要があったため，追加計算を実施した．
(3)ペクレ数無限におけるスカラー輸送の計算方法を確立させるために，Lagrange粒子を後退方向に積分する手法を確立した．本成果に関する結果の一部は多粒子拡散の前進および後退拡散に関する研究結果として機械学会論文集に掲載された．また，作成したコードを用いて，スカラー輸送に関する幾何に関する解析計算コードを作成した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
「研究実績」の項で記したように，研究計画書に基づいて，ペクレ数無限大におけるスカラー輸送の計算および解析コードの開発を実施した点は，おおむね順調に進展している．
一方で，
(1)正規化されたエネルギー散逸率に関する論文が掲載に至るまで，当初の予定より時間がかかっていること
(2)エンストロフィーおよびエネルギー散逸率の論文執筆において，結果をまとめるにあたって，追加計算を実施する必要性があったこと
以上の原因から，当初の予定より多少の遅れが見られた．これらの点については，終わりが見え始めているため，引き続き対応する予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
令和六年度は最終年度であるため，スカラー輸送における幾何に関する解析実施およびこれまで得られた結果をまとめる．
令和六年度は
(1)正規化されたエネルギー散逸率の展開およびまとめ
(2)渦構造とスカラー輸送の物理現象の理解促進に向け，詳細な解析を実施する．
また，これまで得られた成果をまとめる．
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