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非一様乱流を支配するダイナミクスの記述及び普遍的空間構造に関する研究

Research Project

Project/Area Number 18J13334
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Mathematical physics/Fundamental condensed matter physics
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

蛭田 佳樹  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2019: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywords乱流 / 乱流遷移 / 力学系 / 非平衡相転移 / 秩序構造 / 非一様乱流
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、非一様乱本研究の目的は、非一様乱流のダイナミクスを記述する方法を構築し、大域的な時空間構造を理解することである。本研究は、個別の系の複雑さによらない視点から進めるために、主に周期境界領域で定義された決定論的に時間発展する非圧縮流体を対象とすることを特徴とする。とくにコルモゴロフ流れを取扱う。本年度は研究目標の達成のために、対象の系に対して数値実験及び理論的計算を継続して行った。
ダイナミクスの記述に関して、空間局在した秩序構造が複数共存する場合にリヤプノフ解析を中心とした力学系的手法を用いて解析した。この際、数値計算のコストを抑えるために、近年発展した数値解析手法を利用した。相互作用に方程式の非局所性が重要な役割を果たす可能性が示唆されている。また、非線形解の分岐解析を行っており、秩序構造を基本とした乱流構造・乱流動力学の理解を進めている。
非一様乱流の大域的時空間構造に関し、層流と乱流が双安定になる系の構成法について知見を深めた。とくに、平行せん断流一般の場合に、長波長撹乱が不安定化しない条件を理論的に求めた。この条件下でも、非線形撹乱に対し乱流が維持しうることを、数値計算を用いて確認した。得られた知見は一般性が高く、層流と乱流が双安定になるメカニズムの理解に重要な役割を果たす。層流と乱流が双安定になる系における乱流遷移は、近年非平衡統計力学との関係も注目されている。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Subcritical Laminar?Turbulent Transition as Nonequilibrium Phase Transition in Two-Dimensional Kolmogorov Flow2020

    • Author(s)
      Hiruta Yoshiki、Toh Sadayoshi
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 89 Issue: 4 Pages: 044402-044402

    • DOI

      10.7566/jpsj.89.044402

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 二次元コルモゴロフ流における多数の局在乱流が示す現象2018

    • Author(s)
      蛭田 佳樹, 藤 定義
    • Journal Title

      数理解析研究所講究録

      Volume: 2097 Pages: 7-12

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 層流と乱流が双安定になる平行せん断流れ2020

    • Author(s)
      蛭田佳樹、藤定義
    • Organizer
      日本物理学会 年次大会2020
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Solitary turbulent plumes in steadily-heated flow of 2D Boussinesq model2019

    • Author(s)
      Yoshiki Hiruta、Sadayoshi Toh
    • Organizer
      17th European Turbulence COnference 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 二次元周期熱対流系における局在した乱れ構造と亜臨界遷移2019

    • Author(s)
      蛭田佳樹、藤定義
    • Organizer
      日本流体力学会 年会2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 非圧縮流体における空間局在した動的秩序構造の同期現象2019

    • Author(s)
      蛭田佳樹、藤定義
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 三次元コルモゴロフ流における局在乱流2019

    • Author(s)
      蛭田佳樹, 藤定義
    • Organizer
      日本物理学会年次大会2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 局在乱流のランダムな運動2019

    • Author(s)
      藤 定義, 蛭田 佳樹, 松本 剛
    • Organizer
      日本物理学会年次大会2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 局在構造の確率的増減を示す周期境界系の構成2018

    • Author(s)
      蛭田佳樹, 藤定義
    • Organizer
      RIMS共同研究(公開型) 乱流と遷移:構造、多重スケール、モデル
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 二次元定常外力流れにおける層流-乱流パターン,2018

    • Author(s)
      蛭田佳樹, 藤定義
    • Organizer
      日本流体力学会 年会2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 確率的な乱流構造の増減を示す流れの構成2018

    • Author(s)
      蛭田佳樹, 藤定義
    • Organizer
      日本物理学会2018年秋季大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 2次元エネルギー逆カスケードにおける慣性領域の普遍性と局所性2018

    • Author(s)
      藤 定義, 蛭田 佳樹, 松本 剛
    • Organizer
      日本物理学会2018年秋季大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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