2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of a high-resolution scheme for relativistic magnetohydrodynamics that opens up an interdisciplinary research
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20K11851
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
三好 隆博 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 助教 (60335700)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 博之 駒澤大学, 総合教育研究部, 講師 (80613405)
野中 千穂 名古屋大学, 素粒子宇宙起源研究所, 准教授 (10432238)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 相対論的磁気流体力学 / 高解像度数値解法 / 高次精度補間 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題の目的は、相対論的磁気流体力学方程式に対する高解像度数値解法を開発し、高エネルギー天体現象および高エネルギー原子核実験に関する次世代シミュレーション研究の基盤を構築することにある。同時に、数値磁気流体力学を媒介として、高エネルギー天体物理学と高エネルギー原子核物理学を連携・融合した新たな学際領域の開拓を目指す。
本年度は、相対論的磁気流体力学方程式に対する試験的コードを作成すると共に、特に非相対論的な磁気流体力学高解像度数値解法における高次精度補間の考察[Miyoshi and Minoshima, Journal of Computational Physics]に基づき、相対論的磁気流体力学数値解法に対する高次精度化の方針を検討した。高解像度数値解法の高次精度化には、一般に特性変数補間が用いられる。しかし、相対論的磁気流体力学方程式の特性変数は極度に複雑であり、特性変数補間は実質不可能であると考えられる。そこで本研究の考察から、磁気流体力学の縦波と横波を近似的に分離した近似的特性変数を導入することによって、ロバストな高次精度補間が実現可能であるとの指針を得た。また、全速度領域において数値散逸の小さい磁気流体力学数値解法についても研究開発を行った[Minoshima, Kitamura, and Miyoshi, The Astrophysical Journal Supplement Series]。さらに、学際領域における基礎的研究として、特にカイラルプラズマ不安定性に対する背景磁場効果について理論的および数値的な解析を行った[Miyoshi, JpGU-AGU joint meeting 2021]。
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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
当初の予定どおり、相対論的磁気流体力学方程式に対する試験的コードを作成した。特に、非相対論的な磁気流体力学数値解法における高次精度補間の考察から、相対論的磁気流体力学数値解法の高次精度化に関する指針を得たことは重要な進捗であった。また高エネルギー天体物理学と高エネルギー原子核物理学の学際領域に関する基礎的研究も開始し、新たな知見を得つつある。したがって、高解像度数値解法の開発、学際領域研究共に概ね計画どおり進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度に引き続き、相対論的磁気流体力学方程式に対する高解像度数値解法の研究開発と新たな学際領域研究を両輪で進める。特に次年度は、相対論的磁気流体力学に対する新たな近似リーマン解法について調査・研究開発を進める。合わせて、本年度着手したカイラルプラズマ不安定性の背景磁場効果について理論的および数値的な追加解析を行い、結果を取りまとめる。これらの成果を基に研究分担者や協力者との研究打ち合わせ行い、学際領域開拓の足掛かりを築く。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症の流行に伴い、当初計画していた研究打ち合わせや研究成果報告に関する出張を取りやめたため、次年度への繰越予算が生じた。次年度の感染症の状況は見通せないが、状況が好転すれば成果報告出張旅費に充当する。一方、状況に改善が見られない場合、研究計画を加速・拡大するため、計算機環境の整備・増強に充てる。
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