2015 Fiscal Year Research-status Report
弱形式スキームによる弾性波散乱の数値計算法及びその実験的検証
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15K04752
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
加藤 初弘 山梨大学, 総合研究部, 准教授 (00270174)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 初儀 苫小牧工業高等専門学校, 理系総合学科, 教授 (80224525)
石井 孝明 山梨大学, 総合研究部, 教授 (40262323)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 重調和解析 / 弱形式スキーム / 逐次伝達法 / 弾性導波路 / フィルタ / 局在波 / ファノ効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，弾性導波路における屈曲波の散乱実験を行うことで，新しい数値計算法である弱形式スキームを利用した逐次伝達法の有効性を実証的に検証することである．さらには，重調和方程式の散乱理論に局在波が関与した分野を切り開くことを目指す．このために２７年度は実験システムの構築とデータ解析手法の開発を行った．進捗はほぼ順調で成果の一部は，論文３編と学会発表２件にまとめられた．その概要は次の通りである．
(1) 弾性導波路での共鳴散乱を確認： 厚さおよび幅が変化する導波路を切削加工により作製し，散乱実験を行った．この試料を用いて局在波が関与した特徴的な現象であるFano共鳴の存在を弾性導波路で初めて観測できた．また，逐次伝達法による数値解析を行い，実験精度の範囲内であるが，結果を理論的に再現できた．さらには空間メッシュを四角から台形に拡張するなどの理論的な検討もはじまった．
(2) Ｓパラメータの抽出方法を開発： 弾性導波路の一端を加振器により励振するが，他の端部は開放・固定・半固定などの境界設定がある．予備実験から固定端を用いると安定した測定が可能であることが判明し，この条件下でＳパラメータを抽出する方法も明らかにした．
(3) 液体への弾性波透過実験を実施： 弾性波の進行方向にテーパを有する導波路において，縦波の透過率に非対称性があることを実験的に確認した．この非対称性について，理論的な根拠を解析中である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
目標にしていた弾性導波路による実験システムの構築が完成し，共鳴現象の確認ができた．また，データの解析技術としてＳパラメータの抽出方法も新たに開発できた．実験データの精度を確保することに苦心しているが予備実験としは十分な精度であり，学会発表とともに査読付きの学術誌に出版できた．
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| Strategy for Future Research Activity |
散乱実験からＳパラメータを抽出する際に定在波を利用すると，２つの境界条件が必要であることが判明し，これが実験精度に大きく影響することが分かった．今後は，境界条件を無反射にするなどの工夫により，半固定の境界条件でＳパラメータを測定する可能性を探る．さらに，テーパを有する導波路で方向性を強調できる現象の探索も行う．
散乱実験のデータを逐次伝達法で再現できるかの具体的な検討に進む．現在，共鳴周波数の再現性が，メッシュ形状などに依存することが明らかになっている．今後は，安定した解析結果を得られるように実験および数値計算の両面から検討を進める．さらに，計算を効率的に進めるために数値解析システムも構築する．
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| Causes of Carryover |
実験精度の確保のために実験システムに変更の必要があることが判明した．このため，設備の再設計を行ったことから，データの取得と解析が年度をまたぐことになった．この実験では，一部の資材を実験データの解析結果によって変更する必要性があった．従って，実験の進捗にあわせて年度をまたいで資材を購入する．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
実験試料の再設計を行い，所望の特性を有する材料の購入と加工費用に使用する．購入時期は，２８年の年度当初とする．
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