2021 Fiscal Year Research-status Report
A study of non-local structure in Nikolaevskii turbulence toward understanding transition from convection to turbulence
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20K04268
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
鳴海 孝之 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (50599644)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 劣拡散現象 / GPGPU / 平均流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでの乱流に関する研究は十分に発達した乱流が主な対象であったが，乱流の制御という点では，乱流転移点近傍での物性解明が必要となる．研究代表者は，対流構造と平均流の競合により生じる乱流の数理モデルであるNikolaevskii乱流を理論的に研究してきた．これまでに，転移点近傍で，対流の特徴的長さよりもはるかに大きい構造を見出し，さらにこの非局所構造の特性がべき乗則で記述されることを明らかにしていた．本研究では，非局所構造の定量特性から普遍性に迫るという独自の問題を設定し，空間2次元系でのNikolaevskii乱流の非局所構造を非平衡統計力学の手法で研 究することとしている．テーマは，(A) 非局所構造の詳細な物性研究，(B) 非局所構造の起源解明，(C) 実験結果との比較，そして (D) べき乗則の理論解析と いう四つを設定している.
令和3年度では(A)と(B)を主に実施した．(A)については，令和2年度に作成した空間2次元に関するシミュレーションコードのGPGPU高速化に取り組み，10倍程度の高速化を実現した．これにより，より効率的にシミュレーション結果が得られるようになったため，体系的に研究を進められる道筋をつけた．一方，(B)について， Nikolaevskii乱流の起源である二つの効果のうちの平均流の影響を制御することで，非局所構造の起源解明に迫った．その結果，平均流の影響を軽減させたときに劣拡散現象を見出した．劣拡散現象は実験結果でも得られているため，起源が同一なのか等を慎重に検討することで，テーマ(C)へとつなげる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
昨年度よりも改善されたとはいえ，新型コロナウィルスの影響は今なお続いており，申請書提出時の予定とは異なる状況が続いている．また，国内および海外出張の制限により，当初予定していた研究議論をする機会も著しく減ってしまった．今年度は大きな影響を受けることなく研究を進めたが，昨年度に遅れた分を取り返すほど進んだわけではないので，当初の予定よりはやや遅れている状態と判断している．
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| Strategy for Future Research Activity |
新型コロナウィルスの影響についてはまだ予断を許さないものの，出張機会等も回復傾向にあるため，積極的に発表議論の機会を増やしていく．こういった活動を通じて共同研究者との研究議論を一層進め，研究を前進させていく．シミュレーションコードについての準備は整っている段階であり，今後の進捗については大方の目処がついている状態にはなったので，多くのデータを収集・解析することで研究成果のまとめへと進めていきたい．
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| Causes of Carryover |
昨年度に引き続いて，当初予定していた国内出張と海外出張がキャンセルとなってしまい，その分の旅費支出がなくなった．来年度は出張機会が回復するものと思われるので，これまでできなかった分，当初予定よりも多くの出張機会を確保し，その分の旅費として使用する．
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