電気流体力学的不安定性における欠陥対流パターンと分岐現象

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06452066
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 甲斐 昌一 九州大学, 工学部, 教授 (20112295)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 那須野 悟 九州工業大学, 工学部, 講師 (90228073)
• Keywords: 電気流体力学的不安定性 / ジグザグ不安定 / スキュードバリコース不安定 / 欠陥乱流 / 欠陥格子 / サブクリティカル分岐 / スーパークリティカル分岐 / ネマチック液晶

Research Abstract

ネマチック液晶の薄膜に電界を印加することによって生じる電気流体力学的不安定性(EHD)に見られるパターンとその分岐現象を研究した。1つの波数から別の波数への対流パターンの選択過程は位相スリップを起こして実現されるのが最も普通のルートである。このダイナミックスはスウィフト・ホ-ヘンベルグ方程式あるいはその縮約から得られる振幅方程式によって記述される。本研究ではその位相スリップ過程で時空スケーリングが成り立ち、この両者で現象の違いに依存しない普遍なスケーリング係数が得られた。この事実はEHDの実験によって証明され、一次元系の非線形パターン選択が明らかになった。この方法で、これらの位相スリップやパターン選択におけるモードの移り換わりを詳細に調べ、相図を完成させた。その結果2次元系では一次元系で見られるエクハス不安定に加えて、ジグザグやスキュードバリコース型の不安定が発生し、それらを経て欠陥乱流(FWD)が出現することが明白になり、特にジグザグモードはFDW発生の主役と考えられる。また、周波数によっては欠陥が周期構造を形成する欠陥格子も表れるが、この形成過程にはスキュードバリコースが主役を演じていることが推測された。このFWDへの分岐過程、および欠陥格子への分岐が本研究ではサブクリティカル分岐で生じることが分かったが、その詳細な挙動は現在のところ不明である。その他、欠陥格子出現の明確な原因も現在のところ分かっていない。これらの点については今後の研究によるところが大きい。

Research Products

• [Publications] S.Kai: "Hydrochemical soliton due to thermocapillary instability in Belousov-Zhabotinsky reaction" Physica A. 204. 346-358 (1994)
• [Publications] S.Kai: "Structual transition and motion of domain walls in liguid crystals under a rotating mag.field" Physical Review E. 51. (1995)
• [Publications] S.Kai: "Universal Spatiotemporal Scaling for Dynamics of Eckhaus Instability Development" Phys.Rev.E. (1995)
• [Publications] S.Kai: "Curious Properties of Solitons Induced by Marangoni Instability in shallow BZ reaction" Physica D. (1995)