| 研究課題/領域番号 |
16K05490
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 同志社大学 |
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研究代表者 |
高岡 正憲 同志社大学, 理工学部, 教授 (20236186)
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| 研究分担者 |
水野 吉規 同志社大学, 理工学部, 助教 (70402542)
横山 直人 同志社大学, 研究開発推進機構, 嘱託研究員 (80512730)
佐々木 英一 秋田大学, 理工学研究科, 特任助教 (60710811)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 流体乱流 / 波動乱流 / ヒステリシス / 非等方性乱流 / 渦構造 / エネルギー輸送 / 波数空間 / 共存 / 回転乱流 / 成層乱流 / 渦柱 / ２次元乱流 / エネルギーフラックス / 多重状態 / 壁乱流 / 回転球殻内乱流 / 臨界波数 / 球殻内乱流 / 二重円筒間乱流 / 自己組織構造 / 柱状渦構造 / 数理物理 / 流体物理 / 乱流 |
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| 研究成果の概要 |
弾性薄板の波動乱流では、強・弱乱流状態の共存機構と、波数空間および実空間におけるエネルギー輸送の全体像を解明した。回転乱流で冪則を示す発達乱流状態でも、Rossby数および外力の振幅によるヒステリシスのような現象を見出した。回転球殻内流で同方向に差分回転を与えると、高緯度の渦柱と低緯度のトロイダル渦との遷移が現れ、多重状態となり得ることが分かった。回転乱流や成層乱流には、低波数側に非等方性波動乱流と高波数側に３次元等方性乱流とが共存する。波数空間での各乱流域の同定を行った。また、波数空間でのエネルギーの流れの定式化を提案し、共存する乱流の境界を流れるエネルギーを調べることが可能となった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
弾性薄板の波動では複素振幅に加えてAiryポテンシャルを要素波とすることで非線形エネルギーも含めた詳細釣り合いを成り立たすことが出来、エネルギー輸送を波数空間と実空間の両面から解析する手法を提案し、従来の弱乱流理論に対する１つの拡張可能性を示した。
十分に発達した系のヒステリシスの報告は壁で囲まれた閉じた系のみであったが、回転乱流において開いた系でも同様の現象が起こりうることを示し、研究対象が広がった。
Navier-Stokes方程式の3波相互作用におけるエネルギー収支の不定性を除去する方法を提案し、非等方性乱流においても波数空間のエネルギー輸送を定量的にベクトル場として評価出来るようになった。
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