2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a new measure for fluid mixing and diffusion using Kolmogorov complexity
| Project/Area Number |
16K06084
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokushima |
|---|
Principal Investigator |
一宮 昌司 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (50193454)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 複雑さ / コルモゴロフ複雑度 / 情報エントロピー / 乱流遷移 / 混合層 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
コルモゴロフ複雑度の基礎的研究を完成させ、さらに新しい流体混合、拡散測度への応用研究を目指すために、静止流体中に噴出された噴流直後に形成される混合層の乱流遷移過程の速度信号を測定して、これにコルモゴロフ複雑度解析と情報エントロピー解析を行った。
計測器具には、熱線風速計とX型熱線プローブを用い、流れ方向及び垂直方向の速度成分を、さまざまな下流位置と垂直において得た。また圧力変動も測定した。
次に、熱線風速計にて取得した速度データをA/D変換してwindowsパソコンに取り込み、この速度の時系列データをパソコンで7z形式で圧縮し近似コルモゴロフ複雑度AKを求めた。また変動速度の確率密度関数を求めて情報エントロピーを求めた。これより以下の項目が明らかになった。
１．変動速度の確率分布の情報エントロピーは，混合層の乱流遷移過程において単調に増加して，乱流遷移の測度となり得る。これはコルモゴロフ複雑度解析における近似コルモゴロフ複雑度AKとも異なり，コルモゴロフ複雑度解析における正規化圧縮距離NCDと同様の優れた性質である。 ２．分割区間数に対する情報エントロピーの変化は、初めは区間数の増加と共に増加するが、やがて一定値に飽和する。 ３．情報エントロピーが層流で小さく，乱流で大きくなる理由は、層流では変動電圧の範囲が狭く，等しい値を取る頻度が多ためであり、これに対して乱流では変動電圧の範囲が広いので，離散棒グラフのいわば棒が多いためである。すなわち層流と乱流間の速度変動の大きさの差異が情報エントロピーの値に寄与する。
以上の成果を、日本流体力学会年会で発表した。
|
Research Products
(5 results)
