2000 Fiscal Year Annual Research Report
プラズマ乱流中の熱エネルギー輸送障壁形成の電磁流体統一理論
| Project/Area Number |
11680496
|
|---|
| Research Institution | University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
横井 喜充 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (50272513)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 浩文 東北生活文化大学, 家政学部, 助教授 (20296023)
半場 藤弘 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (20251473)
吉澤 徴 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (60011649)
|
|---|
| Keywords | プラズマ乱流 / 電磁流体(MHD) / 輸送障壁 / 電場 / プラズマ回転 / ダイナモ / クロス・ヘリシティ / ヘリシティ |
|---|
| Research Abstract |
プラズマ乱流中の速度/磁場相関であるクロス・ヘリシティの効果によって、乱れの中でも大規模な磁場構造が定常的に存在しうることを示した。これはプラズマの回転とクロス・ヘリシティ効果の組み合わせによる乱流ダイナモ機構および乱流輸送抑制機構ということができる。この磁場構造の生成および乱れの抑制を記述する乱流モデルを構築・整備した(11項研究発表、第2番目の雑誌論文)。
一方で、核融合装置において中空式のプラズマ電流分布を実現すれば、その電場のもつ曲率とクロス・ヘリシティ効果が組み合わさって大規模なプラズマ回転が生じる可能性があることを、初めて理論的に示した。さらにその理論的予言を円管プラズマの数値シミュレーションによって確認した(11項研究発表、第3番目の雑誌論文)。
続いて、プラズマ乱流中の大規模磁場生成・維持機構を、速度場および磁場のねじれ構造を表すヘリシティとクロス・ヘリシティの効果という視点から統一的に解釈できることを示した。この知見は、回転球殻状の幾何で、地球磁場が運動エネルギーよりもずっと大きなエネルギーで発現する機構として有望である(11項研究発表、第4番目の雑誌論文)。さらに宇宙ジェットの収束機構(11項研究発表、第5番目の雑誌論文)、太陽磁場の周期的な極性反転機構(11項研究発表、第6番目の雑誌論文)も電磁流体の乱流ダイナモ理論の枠内で説明可能であることが示された。
また、中性流体およびプラズマの乱流理論とモデリングを、場の非一様性という観点から統一的に概観することを試みた。それにより、流体乱流とプラズマ乱流を解析するための理論的手法の共通点および相違点が明らかにされた。非一様な乱流における乱流輸送と構造形成を統一的に記述する理論枠組みについての視点を得た(11項研究発表、第8番目の雑誌論文)。
これらの研究に関連して、乱流モデリングの手法を整備する研究を進めた(11項研究発表、第1番目と第7番目の雑誌論文)。
|
Research Products
(8 results)
-
[Publications] Hamba,Fujihiro: "Effects of pressure fluctuations on turbulence growth in compressible homogeneous shear flow"Physics of Fluids. 11・6. 1623-1635 (1999)
-
[Publications] Yokoi,Nobumitsu: "Magnetic-field generation and turbulence suppression due to cross-helicity effects"Physics of Fluids. 11・8. 2307-2316 (1999)
-
[Publications] Yoshizawa,Akira: "Magnetohydrodynamic mechanisms of electric-field transport suppression and plasma-rotation generation, with special reference to tokamak's reversed-shear confinement"Physics of Plasmas. 6・8. 3194-3206 (1999)
-
[Publications] Yoshizawa,Akira: "Turbulent magnetohydrodynamic dynamo based on alpha and cross-helicity effects, with special reference to geomagnetic fields"Physics of Plasmas. 6・12. 4586-4596 (1999)
-
[Publications] Yoshizawa,Akira: "Collimation mechanism of magnetohydrodynamic jets based on helicity and cross-helicity dynamo, with reference to astronomical jets"Physics of Plasmas. 7・6. 2646-2653 (2000)
-
[Publications] Yoshizawa,Akira: "Mean field theory interpretation of solar polarity reversal"The Astrophysical Journal. 537・2. 1039-1053 (2000)
-
[Publications] Yoshizawa,Akira: "A nonequilibrium fixed-parameter subgrid-scale model obeying the near-wall asymptotic constraint"Physics of Fluids. 12・9. 1039-1053 (2001)
-
[Publications] Yoshizawa,Akira: "Turbulence theories and modelling of fluids and plasmas"Plasma Physics and Controlled Fusion. 43・3. R1-R144 (2001)
