1992 Fiscal Year Annual Research Report

非平衡開放系におけるカオスによる混合・輸送・散逸の統計物理学的研究

Research Project

Project/Area Number	03640339
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	岡本寿夫九州大学, 理学部, 助教授 (50037222)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	森肇九州共立大学, 工学部, 教授 (90037143)
Keywords	カオス / 揺らぎ / 非平衡開放系 / カオスによる混合 / カオスによる輸送現象 / 2次元ロスビー波 / 渦粘性係数
Research Abstract	コンピューターの発達と共に非平衡開放系の非線形ダイナミックスの様々な性質が明らかにされ、ポアンカレー以来の運動形態の転移(分岐現象)に対する力学系理論の発展および最近の閉水路系の流体乱流、半導体の非線形素子、非線形化学反応、非線形振動子系等におけるカオスの物理的実験の登場と相まって、非平衡開放系の運動論を力学系の立場からつくる気運が熟してきた。周期運動から非周期運動(カオス)が発生する普遍的シナリオとして、周期倍化のカスケードによるもの、バーストが間欠的に現われることによるもの、多重周期運動を表わすトーラスが崩壊することによるもの、の3つがあり、これら3つのシナリオによって発生したカオスを、それぞれ、周期性カオス、間欠性カオス、多重周期性カオスと呼ぶ。カオスの際立った性質(挙動と応答)は、(A)時間及び空間のスケールについて、諸種のスケーリング則を示すことと、(B)order in chaosと言われるように、著しい時間相関・コヒーレンスを示すことである。例えば、間欠性カオスの時系列は層流的振動と乱流的バーストからなり、その層流的振動は、上記(B)のorder in chaosの典型的例を与える。本研究では、これらの性質に着目して、非平衡開放系における諸々の物理量の混合・輸送およびエネルギー散逸の挙動を統計物理的に解明することを目指して次の物理的体系に現れるカオスについて研究を行った。即ち、1.非線形常微分方程式系で見られるカオス、2.ハミルトン系のカオス、3.2次元周期写像における加速モードによる異常拡散現象、4.周期的に振動する層流による流体の混合・拡散(Lagrangian乱流)、5.2次元ロスビー波における異常拡散現象と渦粘性係数。

Research Products
(8 results)

All Other

All Publications (8 results)

[Publications] 森肇 Hazime MORI: "Energy Dissipation and Its Fluctuations in Chaotic Dynamical Systems." Progress of Theoretical Physics. 85. 1143-1148 (1991)
[Publications] 富永広貴 Hirotaka TOMINAGA: "Crossover of the f(α) Spectra between Critical and Chaotic Regime,and Universal Critical Scaling Laws for Two-Dimensional Fractality." Progress of Theoretical Physics. 86. 355-369 (1991)
[Publications] 大内克哉 Katsuya OUCHI: "Anomalous Diffusion and Mixing in an Oscillating Rayleigh-Benard Flow." Progress of Theoretical Physics. 88. 467-484 (1992)
[Publications] 岡本寿夫 Hisao OKAMOTO: "『安全とカオス』" 安全工学(安全工学協会誌,コロナ社). 31. 114-151 (1992)
[Publications] 森祐行 Sukeyuki MORI: "気体透過式粉体比表面積測定法における Kozeny 定数の検討" 資源と素材(資源・素材学会誌). 108. 487-492 (1992)
[Publications] 岡本寿夫 Hisao OKAMOTO: "『気象とゆらぎ-高層大気の流れとゆらぎ』" 数理科学(サイエンス社). 第349号. 24-29 (1992)
[Publications] 岩山隆寛 Takahiro IWAYAMA: "2次元 Rossby波における揺動散逸定理と渦粘性係数" 数理解析研究所講究録(京都大学). (1993)
[Publications] 岡本寿夫(共同執筆者計22名): "「計算物理学-コンピューター支援による物理学の新しい展開-」(担当部分)第8章『非線形力学におけるカオスと計算機実験』87-97頁" 培風館(日本物理学会編), 235 (1991)

1992 Fiscal Year Annual Research Report

非平衡開放系におけるカオスによる混合・輸送・散逸の統計物理学的研究

Principal Investigator

岡本 寿夫 九州大学, 理学部, 助教授 (50037222)

Research Products

[Publications] 森 肇 Hazime MORI: "Energy Dissipation and Its Fluctuations in Chaotic Dynamical Systems." Progress of Theoretical Physics. 85. 1143-1148 (1991)

[Publications] 富永 広貴 Hirotaka TOMINAGA: "Crossover of the f(α) Spectra between Critical and Chaotic Regime,and Universal Critical Scaling Laws for Two-Dimensional Fractality." Progress of Theoretical Physics. 86. 355-369 (1991)

[Publications] 大内 克哉 Katsuya OUCHI: "Anomalous Diffusion and Mixing in an Oscillating Rayleigh-Benard Flow." Progress of Theoretical Physics. 88. 467-484 (1992)

[Publications] 岡本 寿夫 Hisao OKAMOTO: "『安全とカオス』" 安全工学(安全工学協会誌,コロナ社). 31. 114-151 (1992)

[Publications] 森 祐行 Sukeyuki MORI: "気体透過式粉体比表面積測定法における Kozeny 定数の検討" 資源と素材(資源・素材学会誌). 108. 487-492 (1992)

[Publications] 岡本 寿夫 Hisao OKAMOTO: "『気象とゆらぎ-高層大気の流れとゆらぎ』" 数理科学(サイエンス社). 第349号. 24-29 (1992)

[Publications] 岩山 隆寛 Takahiro IWAYAMA: "2次元 Rossby波における揺動散逸定理と渦粘性係数" 数理解析研究所講究録(京都大学). (1993)

[Publications] 岡本 寿夫(共同執筆者 計22名): "「計算物理学-コンピューター支援による物理学の新しい展開-」(担当部分)第8章『非線形力学におけるカオスと計算機実験』87-97頁" 培風館(日本物理学会編), 235 (1991)

岡本寿夫九州大学, 理学部, 助教授 (50037222)

[Publications] 森肇 Hazime MORI: "Energy Dissipation and Its Fluctuations in Chaotic Dynamical Systems." Progress of Theoretical Physics. 85. 1143-1148 (1991)

[Publications] 富永広貴 Hirotaka TOMINAGA: "Crossover of the f(α) Spectra between Critical and Chaotic Regime,and Universal Critical Scaling Laws for Two-Dimensional Fractality." Progress of Theoretical Physics. 86. 355-369 (1991)

[Publications] 大内克哉 Katsuya OUCHI: "Anomalous Diffusion and Mixing in an Oscillating Rayleigh-Benard Flow." Progress of Theoretical Physics. 88. 467-484 (1992)

[Publications] 岡本寿夫 Hisao OKAMOTO: "『安全とカオス』" 安全工学(安全工学協会誌,コロナ社). 31. 114-151 (1992)

[Publications] 森祐行 Sukeyuki MORI: "気体透過式粉体比表面積測定法における Kozeny 定数の検討" 資源と素材(資源・素材学会誌). 108. 487-492 (1992)

[Publications] 岡本寿夫 Hisao OKAMOTO: "『気象とゆらぎ-高層大気の流れとゆらぎ』" 数理科学(サイエンス社). 第349号. 24-29 (1992)

[Publications] 岩山隆寛 Takahiro IWAYAMA: "2次元 Rossby波における揺動散逸定理と渦粘性係数" 数理解析研究所講究録(京都大学). (1993)

[Publications] 岡本寿夫(共同執筆者計22名): "「計算物理学-コンピューター支援による物理学の新しい展開-」(担当部分)第8章『非線形力学におけるカオスと計算機実験』87-97頁" 培風館(日本物理学会編), 235 (1991)