2014 Fiscal Year Annual Research Report
時空カオスの一般化Ｌａｎｇｅｖｉｎ記述についての実験研究
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24540408
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
日高 芳樹 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70274511)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 時空カオス / 一般化Langevin方程式 / 液晶電気対流 / ソフトモード乱流 / 欠陥乱流 / 相関関数 / 記憶関数 / 揺動散逸関係 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、液晶電気対流系で観測される時空カオス「ソフトモード乱流」と「欠陥乱流」を対象として、相関関数や記憶関数によって時空カオスの輸送現象を解明することをめざした。観測手法として、時空カオス・パターンの時空変化を観測する「Euler的観点」と、混入した微粒子の非熱的なBrown運動を観測する「Lagrange的観点」を使った。
Euler的観点では、ソフトモード乱流と欠陥乱流について、そのパターンの空間Fourierモードの時系列から相関関数、記憶関数を求めることに成功した。ソフトモード乱流では、非Markov的な記憶がソフトモード乱流特有の長波長パッチ構造に由来していることを明らかにした。欠陥乱流では、対流と液晶配向のHopf不安定性に由来する振動成分が相関関数に含まれることがわかった。また、ソフトモード乱流のパターン秩序度の交流磁場応答を調べた。その結果、交流周波数が低いときは、応答を表す複素感受率がDebye型緩和スペクトルを示すことがわかった。周波数が高くなるとDebye型緩和から外れ、秩序度は大きな揺らぎを示すことがわかった。
一方、Lagrange的観点では、ソフトモード乱流に混入した微粒子に弱い外力を加えて揺らぎながら一方向に運動する現象を調べた。その結果、外力が加わっていない場合とは記憶関数が異なり、揺動散逸関係が破れていることがわかった。さらに、これまで研究を行ってきた時空カオス(弱い乱流)と発達乱流の間の中程度の乱流による拡散現象を調べた。その結果、ある粗視化時間領域で、過冷却液体などで見られる「Sub-diffusion」が現れることがわかった。また、そのときの乱流パターンの空間Fourierモードの時間相関関数から、Sub-diffusionを示す粗視化時間に相当する空間サイズに緩和時間の長いモードがあることがわかった。
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