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2018 Fiscal Year Research-status Report

磁気流体における電流渦層の数理的解析とその応用

Research Project

Project/Area Number 17K05371
Research InstitutionOsaka City University

Principal Investigator

松岡 千博  大阪市立大学, 大学院工学研究科, 教授 (10270266)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 西原 功修  大阪大学, レーザー科学研究所, 名誉教授 (40107131)
平出 耕一  愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 准教授 (50181136)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2021-03-31
KeywordsMHD / vortex sheet
Outline of Annual Research Achievements

非一様な電流渦層の非線形発展が理論的・数値的に調べられた。今年度では、特に、衝撃波誘導型流体不安定性であるリヒトマイヤー・メシュコフ不安定性と、ケルビン・ヘルムホルツ不安定性の両方について、磁場の影響の違いを調べた。前者は非一様電流渦層、後者は一様電流渦層に対応する。その結果、リヒトマイヤー・メシュコフ不安定性は、ケルビン・ヘルムホルツ不安定性に比べて、磁場の影響を受けやすく、比較的小さな磁場をかけるだけで、界面の不安定性が抑制されることがわかった。それに対し、ケルビン・ヘルムホルツ不安定性は、界面の渦層としての性質が強く、かなり大きな磁場をかけないと、流体不安定性は抑制されない。この結果は、慣性核融合(inertial confinement fusion: ICF)において有利に働く可能性がある。ICFでは、リヒトマイヤー・メシュコフ不安定性を抑えることができれば、エネルギーロスを逓減して、核融合が可能になる高温を実現しやすくなると考えられている。しかしながら、超高強度磁場の生成は実験的に非常に難しく、より小さな磁場で不安定性を抑える方法が模索されているからである。以上の研究は下記の論文にまとめられている。

[1] C. Matsuoka, K. Nishihara and T. Sano,
Nonlinear interfacial motion in magnetohydrodynamic flows, High Energy Density Phys. Vol. 31, 19-23 (2019).

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

これまで用いてきたソースコードに加え、新しい数値計算コードでもモデルの結果が変わらないかどうかを試し、結果が不変であることを確認した。これにより、数理モデルの有効性が保証された。この年度は、国際会議で成果を発表することもできたので、研究はおおむね順調に推移しているといえる。

Strategy for Future Research Activity

今後は、どの程度の磁場で、どのくらい流体不安定性がおさえられるかを定量的に計算し、ICFのような現実の系に応用できるようにしたい。また、今用いている数理モデルを改良し、バルク領域における磁場とそのエネルギーをもう少し正確に計算できるようなモデルを考案したいと考えている。

Causes of Carryover

次年度の交付金だけでは、予定していたソフトウェアの購入等の物品購入と、海外出張旅費の支出に足りそうもないため、繰り越しを行った。

  • Research Products

    (6 results)

All 2019 2018

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Nonlinear interfacial motion in magnetohydrodynamic flows2019

    • Author(s)
      Matsuoka Chihiro, Nishihara Katsunobu, Sano Takayoshi
    • Journal Title

      High Energy Density Physics

      Volume: 31 Pages: 19~23

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Borel-Laplace変換による漸近展開表現の収束性2019

    • Author(s)
      松岡千博、平出耕一
    • Organizer
      2018年度冬の力学系研究集会
  • [Presentation] 2次元力学系の不変曲線に対するBorel-Laplace変換による漸近展開表現とカオス的集合II2019

    • Author(s)
      松岡千博、平出耕一
    • Organizer
      日本数学会2019年度年会
  • [Presentation] Nonlinear interfacial motion in magnetohydrodynamic flows2018

    • Author(s)
      C. Matsuoka
    • Organizer
      2th International Conference on High Energy Density Laboratory Astrophysics (HEDLA) 2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 力学系の線形化写像とラプラス変換不可能性2018

    • Author(s)
      松岡 千博
    • Organizer
      「RIMS研究集会:力学系-理論と応用の連携探索」
  • [Presentation] 渦層モデルを用いた自由境界流れの解析2018

    • Author(s)
      松岡 千博
    • Organizer
      研究集会「海洋・海岸における波動モデルの比較」

URL: 

Published: 2019-12-27  

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