複雑性のシミュレーション研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09878090
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 佐藤 哲也 核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 教授 (80025395)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堀内 利得 核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 教授 (00229220) ; 渡邊 國彦 核融合科学研究所, 計算センター, 教授 (40220876) ; 林 隆也 核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 教授 (60156445) ; 高丸 尚教 核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 助手 (20241234) ; 冨田 幸博 核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 助教授 (40115605)
• Keywords: 自己組織化現象 / 秩序形成 / 計算機シミュレーション / 複雑性 / 構造形成 / 粒子シミュレーション / 磁気流体 / 普遍的法則性

Research Abstract

本年度は、バーチャルリアリティ装置に音響表現を付加し、シミユレ一ション結果を総合的に表現する手法を開発した。まだ試作段階であるが、この装置を活用し、自己組織化仮説を検証するための視聴覚表現ソフトウェアの開発を行いつつ、複雑性シミュレーション研究を行った。得られた具体的成果は、1)開いた系におけるレーザとプラズマとの強い相互作用について、レーザ強度のわずかな空間非一様性がプラズマ内の衝撃波の構造に大きな影響を与え、更に引き続いて起こる流体的不安定成長と熱輸送に大きな非一様性を生み出し、最終的な構造の歪みを生み出すことを明らかにした。2)ダストプラズマにおいて、微粒子が成長していくための必要条件である微粒子のフリップフロップ的帯電過程は、背景プラズマの温度と微粒子の大きさに強く依存し、そのパラメータ領域は非常に限定されるものであること、その一方、背景プラズマの密度そのものは、微粒子の大きさをデバイ半径を単位としてみる限り、影響が大きくないことを明らかにした。3)高分子の構造形成機構を分子レベルで解明するため、鎖状分子の分子動力学シミュレーションを行い、配向秩序構造の形成過程を解析した。その結果、高温でランダム状態にある高分子鎖を冷却することにより、配向秩序構造が段階的に形成されていく様子を実証した。これらのシミュレーション結果以外に、プラズマ内の圧力構造が圧力自身によって破壊・再構築される、圧力駆動型不安定性による構造変換過程についてのシミュレーシ.ヨンモデルを構築し、それに基づいてシミユレ一ションコードを開発した。現在このコードのテストランを行っている。

Research Products

• [Publications] Y. Tamura: "Virtual Reality System for Comprehending Complex Phenomena"Prog. Theor. Phys. Suppl.. (印刷中). (2000)
• [Publications] T .Hayashi: "Nonlinear Simulation of Relaxation Phenomena in Spherical Tokamak"Chinese Phys. Lett. Suppl.. (印刷中). (2000)
• [Publications] Y. Tomita: "Particle Simulation on Plasma Detachment"J. Plasma Fusion Res.. (印刷中). (2000)
• [Publications] T.-H. Watanabe: "Nondissipative kinetic simulation and analytical solution of three-mode equations of the ion temperature gradient instability"Phys. Plasmas. 7・3. 984-990 (2000)
• [Publications] N. Mizuguchi: "Dynamics of spherical tokamak plasma on the internal reconnection event"Phys. Plasmas. 7・3. 940-949 (2000)
• [Publications] T.-H. Watanabe: "Modeling of magnetic island formation in magnetic reconnection experiment"Phys. Plasmas. 6・4. 1253-1257 (1999)
• [Publications] H. Nakamura: "Transport Coefficients of Indium Antimonide in a Magnetic Field"Jpn. J. Appl. Phys.. 38・10. 5745-5749 (1999)
• [Publications] A. Kageyama: "Dynamo efficiency and Beltrami flows in rectangular cells"Phys. Plasmas. 6・3. 771-776 (1999)
• [Publications] A. Kageyama: "Transitions of the Magnetic Intensity and Polarity Reversals in the Magnetohydrodynamic Dynamo"Phys. Rev. Lett.. 82・26. 5409-5412 (1999)
• [Publications] S. Ishiguro: "Open boundary particle simulation of electrostatic ion cyclotron instability"J.Plasma Phys.. 61・3. 407-414 (1999)
• [Publications] R. Horiuchi: "Three-dimensional Particle Simulation of Plasma Instabilities and Collisionless Reconnection in a Current Sheet"Phys. Plasmas. 6・12. 4565-4574 (1999)
• [Publications] R. Horiuchi: "Collisionless magnetic reconnection in the presence of external driving flow"J.Plasma Phys.. 61・3. 415-423 (1999)
• [Publications] S. Goto: "Passive scalar spectrum in isotropic turbulence : Prediction by the Lagrangian direct-interaction approximation"Phys. Fluids. 11・7. 1936-1952 (1999)
• [Publications] Y. Todo: "Nonlinear Simulation Study of Alfven Eigenmodes"J. Plasma Fusion Res.. 75・5. 567-571 (1999)
• [Publications] S. Fujiwara: "Molecular dynamics simulation of structure formation of short chain molecules"J. Chem. Phys.. 110・19. 9757-9764 (1999)
• [Publications] S. Fujiwara: "Molecular Dynamics Study of the Structural Formation of Short Chain Molecules : Structure and Molecular Mobility"Mol. Simul.. 21. 271-281 (1999)
• [Publications] T. Hayashi: "Self-Organizing Plasmas"Plasma Phys. Control. Fusion. 41・3. A229-A238 (1999)
• [Publications] K. Watanabe: "Simulation Studies on Grain Charging / Coagulation in Dusty Plasmas"J. Plasma and Fusion Res. SERIES. 2. 173-176 (1999)
• [Publications] 木田重雄: "乱流力学"朝倉書店. 450 (1999)