| 研究課題/領域番号 |
16H02212
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
数理物理・物性基礎
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
佐野 雅己 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (40150263)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
47,970千円 (直接経費: 36,900千円、間接経費: 11,070千円)
2018年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2017年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
2016年度: 35,490千円 (直接経費: 27,300千円、間接経費: 8,190千円)
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| キーワード | 層流乱流転移 / 流れの安定性 / Directed Percolation / 非平衡統計力学 / 非平衡ゆらぎ / 非平衡相転移 / 層流・乱流転移 / 液晶乱流 / チャネル流 / シア流不安定 / 臨界現象 |
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| 研究成果の概要 |
これまでに、シア流における層流・乱流転移は有向性パーコレ ーション（DP）であるとの仮説に基づき、世界最大のチャネル乱流実験装置を製作し、DP転移における3つの独立な臨界指数の測定に成功した。また、液晶の乱流系においても、移流の速度と印可電圧を制御しながらのDP転移を検証できる実験装置を製作し、一連の実験を行い、所定の成果を得た。また、理論的には、移流のある場合、境界が活性壁の場合、有限サイズ効果が無視できない場合に関して、臨界指数がどのように測定できるか、また普遍的スケーリング関数がどのようになるかについて考察とシミュレーションを行い、実験結果との比較に有益な結果を得ることが出来た。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
流体の運動において、整った状態（層流）がいつどのようにして、乱れた状態（乱流）に遷移するのかは、世紀を超えて科学者が挑戦し続けている難問の一つである。20世紀終わりにカオスが発見され、閉鎖流における時間的乱れの発生機構が明らかになったが、パイプ流などの開放系のせん断流れにおいて、時空間的な乱れがどのような条件で発生するのかは、19世紀のレイノルズの実験以来、未解決であった。我々は、統計力学的な視点を導入し、粗視化した乱流構造が時空間全体に広がるかどうかに着目することで、非平衡相転移の一種であるDirected Percolationと呼ばれる普遍的な臨界現象と見做せることを明らかにした。
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