新しい時間-周波数表現理論による間欠乱流のスペクトル構造と伝播機構の解明と制御

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03650357
• Research Institution: Toho University
• Principal Investigator: 吉川 昭 東邦大学, 理学部, 教授 (30075329)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 谷下 一夫 慶応大学, 理工学部, 教授 (10101776) ; 佐藤 研二 東邦大学, 理学部, 助教授 (90134494) ; 小田 弘良 東邦大学, 理学部, 助手 (80175265) ; 佐藤 洋一 東邦大学, 理学部, 教授 (20147581)
• Keywords: 時間-周波数表現 / 相関時間 / 等価帯域幅 / 自由度 / 間欠乱流 / 確率場 / 層流-乱流界面 / 確率場

Research Abstract

1.間欠乱流実験と解析
間欠乱流実験で得られた,データの中から,信頼性が高くかつ特徴的なデータを抽出し解析を行った.間欠乱流は加速期は層流で,最大流速期に近づくと乱流に遷移する。その乱流遷移時期は標本毎に異なり、あうR統計的法則に従ってばらつく、この統計的性質は乱流遷移直前の流れの不安定性を特徴付けるものであり,乱流遷移への前兆現象を理解する上で重要である.本研究ではこの点に関し新しい示唆を得た.また,乱流遷移時にみられる大規模構造を検出し,乱流が上流から伝播してくるときに発生する層流一乱流界面とその直前に生じる大規模な渦の存在を確かめた.
2.確率過程の自由度,相関時間,等価帯域幅
本研究の基礎となる確率過程の自由度の概念と,統計的Fisherの情報量との間の関係を,検討した。1次自由度は平均値に関するFisherの情報量と一致し,2次自由度については,AR過程の場合に付いてはこれが分散に関するFisherの情報量と一致することを証明した。また,自由度の概念をスカラ場へ拡張することを試み,成果を得た.そこではライン相関関数,フレーム相関関数等の新しい概念が自然に導かれ,時空間場を特徴付けるための,種々の相関関数に関するパラメータが導出された.
3.可視化乱流写真の解析
2.で新しく開発された確率場の自由度の理論を用い,可視化された乱流場の解析を試みた.その結果,従来は定性的にしか評価できなかった可視化乱流場の流体力学的なパラメータを定量的に評価する事が出来,乱流場が次第に発達し等方場へと移行する様子を示すことが出来た.

Research Products

• [Publications] 遠山 伸浩: "正値時間-周波数分布の最適決定法について" 電子情報通信学会論文誌A. J75-A. 661-663 (1992)
• [Publications] 坂本 雅人: "時空確率場の自由度と相関関数 一点相関, ライン相関, フレーム相関-" 統計数理研究所共同研究リポート -工学・生物学における不規則現象のモデル化とその解析処理手法-. 40. 17-33 (1992)