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2011 Fiscal Year Annual Research Report

十分発達した電磁流体乱流の計算科学:普遍性の検証及び情報縮約手法の開発

Research Project

Project/Area Number 22740255
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

芳松 克則  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (70377802)

Keywords流体 / 計算物理 / 数理物理 / 応用数学
Research Abstract

本研究の目的は、十分発達した電磁流体乱流(MHD乱流)の大規模直接数値計算(DNS)データを解析し、乱流の統計理論・情報縮約手法の中核をなす統計的普遍性を検証すること、及び、ウェーブレット解析に基づく情報縮約手法(CVCS手法)を開発することである。最も規範的なMHD乱流のひとつである周期境界条件を満足する3次元一様MHD乱流に的を絞り研究を実施した。平成23年度に得られた成果の概要を以下に示す。
(A).前年度に導出した一般化されたカルマン・ハワース方程式に基づいて、3次構造関数に対する4/5則の検証を行った。慣性小領域における3次構造関数の近似関数を解析的に求めた。その近似関数がDNSの結果とよく一致することを確認した。
(B).前年度に開発した擬アダプティブCVCS手法の決定論的な予測可能性を評価した。DNSとCVCSとの誤差場の時間発展を調べた。その結果、電気伝導性を持たない通常の流体乱流(以下HD乱流と呼ぶ)に比べMHD乱流の初期値敏感さが弱いことが示唆された。また、MHD乱流の散逸スケールを代表する長さスケールの30倍程度より大きい長さスケールの場が渦度シート、電流密度シートの場所を決めるのに主要な役割を果たしていることが分かった。
(C).CVCS手法の完全アダプティブ化の前段階として、3次元非圧縮HD乱流に対するウェーブレットに基づいた完全アダプティブシミュレーション手法の開発も行った。使用メモリの削減に成功した。
得られた成果により、MHD乱流の普遍性の解明が進み、MHD乱流の完全アダプティブシミュレーション手法はじめとする計算科学的MHD乱流モデルの開発が促進されると期待される。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

当初計画した3次元一様MHD乱流の4/5則の検証、ウェーブレット解析を用いた3次元一様MHD乱流の間欠性の研究、及び、ウェーブレット解析を応用した情報縮約手法である擬アダプティプCVCS手法の開発及びその検証が3次元一様MHD乱流に対して完了したから。また、完全アダプティプ手法の開発にも着手できた。さらに、間欠性の研究、CVCS手法の開発及びその検証については、査読付き学術誌に採択された。

Strategy for Future Research Activity

引き続きスーパーコンピュータを駆使して3次元一様MHD乱流の普遍性の研究を行うと共に、ウェーブレット解析を応用した情報縮約手法の発展を行う。前者では、特に初期条件敏感さについて検討する。後者においては、海外の共同研究者であるSchneider,Farge両博士との連携をより密に行い、完全アダプティブ手法の開発を進める。

  • Research Products

    (13 results)

All 2012 2011

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (9 results)

  • [Journal Article] Coherent vorticity and current density simulation of three-dimensional magnetohydrodynamic turbulence using orthogonal wavelets2012

    • Author(s)
      K.Yoshimatsu, N.Okamoto, Y.Kawahara, K.Schneider, M.Farge
    • Journal Title

      Geophysical and Astrophysical Fluid Dynamics

      Volume: (印刷中)(in press) Pages: 1-20

    • DOI

      10.1080/03091929.2012.654790

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Directional and scale-dependent statistics of quasi-static magnetohydrodynamic turbulence2011

    • Author(s)
      N.Okamoto, K.Yoshimatsu, K.Schneider, M.Farge
    • Journal Title

      ESAIM : PROCEEDINGS

      Volume: 32 Pages: 95-102

    • DOI

      10.1051/proc/2011014

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Intermittency and geometrical statistics of three-dimensional homogeneous magnetohydrodynamic turbulence : a wavelet viewpoint2011

    • Author(s)
      K.Yoshimatsu, K.Schneider, N.Okamoto, Y.Kawahara, M.Farge
    • Journal Title

      Physics of Plasmas

      Volume: 18 Pages: 092304-1-092304-9

    • DOI

      10.1063/1.3628637

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Intermittency of quasi-static magnetohydrodynamic turbulence : a wavelet viewpoint2011

    • Author(s)
      N.Okamoto, K.Yoshimatsu, K.Schneider, M.Farge
    • Journal Title

      Journal of Physics : Conference Series

      Volume: 318 Pages: 072035-1-072035-5

    • DOI

      10.1088/1742-6596/318/7/072035

  • [Presentation] ウェーブレット解析を用いた乱流の情報縮約手法の開発2012

    • Author(s)
      芳松克則
    • Organizer
      平成23年度数学・数理科学と諸数学・産業との連携ワークショップ「乱流と流体方程式の解の特異性」
    • Place of Presentation
      名古屋大学(愛知県)
    • Year and Date
      2012-01-27
  • [Presentation] 3次元レイリー・ベナール対流乱流における渦構造2011

    • Author(s)
      星野邦雄、芳松克則
    • Organizer
      第25回数値流体力学シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪府)
    • Year and Date
      2011-12-20
  • [Presentation] ウェーブレット解析を用いた3次元乱流のアダプティブシミュレーション2011

    • Author(s)
      森島由太、岡本直也、芳松克則、K.Schneider, M.Farge
    • Organizer
      第25回数値流体力学シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪府)
    • Year and Date
      2011-12-19
  • [Presentation] Intermittency and geometrical statistics of 3d homogeneous magnetohydrodynamic turbulence using wavelets2011

    • Author(s)
      K.Schneider, K.Yoshimatsu, N.Okamoto, Y.Kawahara, M.Farge
    • Organizer
      53rd Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics, November 14-18, 2011 ; Salt Lake City, Utah
    • Place of Presentation
      Salt Lake City (USA)
    • Year and Date
      2011-11-17
  • [Presentation] 3次元電磁流体乱流における4/5則の検証2011

    • Author(s)
      芳松克則
    • Organizer
      RIAM研究集会「乱流現象及び非平衡系の多様性と普遍性」
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡県)
    • Year and Date
      2011-11-11
  • [Presentation] Intermittency of quasi-static magnetohydrodynamic turbulence : A wavelet viewpoint2011

    • Author(s)
      N.Okamoto, K.Yoshimatsu, K.Schneider, M.Farge
    • Organizer
      CCS Symposium Autumn 2011
    • Place of Presentation
      名古屋大学(愛知県)
    • Year and Date
      2011-11-01
  • [Presentation] Intermittency of quasi-static magnetohydrodynamic turbulence : A wavelet viewpoint2011

    • Author(s)
      N.Okamoto, K.Yoshimatsu, K.Schneider, M.Farge
    • Organizer
      Fundamental problems of turbulence, 50 years after the Marseille Conference 1961
    • Place of Presentation
      Marseille (France)
    • Year and Date
      2011-09-29
  • [Presentation] Intermittency of quasi-static magnetohydrodynamic turbulence : A wavelet viewpoint2011

    • Author(s)
      N.Okamoto, K.Yoshimatsu, K.Schneider, M.Farge
    • Organizer
      13th European Turbulence Conference
    • Place of Presentation
      Warsaw (Poland)
    • Year and Date
      2011-09-15
  • [Presentation] 三次元一様回転乱流における秩序渦構造の形成:弱い単純剪断流の影響2011

    • Author(s)
      丹羽祐太、芳松克則、石原卓
    • Organizer
      日本流体力学会年会2011
    • Place of Presentation
      首都大学東京(東京都)
    • Year and Date
      2011-09-09

URL: 

Published: 2013-06-26  

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