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ヘリシティ概念を用いた旋回乱流の研究

研究課題

研究課題/領域番号 17540349
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 数理物理・物性基礎
研究機関東京大学

研究代表者

横井 喜充  東京大学, 生産技術研究所, 助手 (50272513)

研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
2006年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
2005年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
キーワード乱流 / 旋回流 / ヘリシティ / 変分解析 / 輸送抑制 / 乱流モデル / 実験データ解析 / 数値解析
研究概要

ヘリシティ(速度と渦度の相関)概念を用いた変分解析を実行した。その結果、ヘリシティ一定という拘束条件の下で、平均流の渦の強さを極小にするような平均速度場の配位が、旋回乱流での平均場の配位とよく一致することがわかった。
さらに、角運動量の束縛条件も加味することで、平均主流が、旋回流とは全く逆の振る舞いを示す自軸回転円管乱流についても変分解析を導入することが可能であることを示した。これは、一見正反対の現象を、ヘリシティという統一的な視点から説明するものである。
ヘリシティは乱流場の大規模構造を決定するきわめて重要な物理量である。しかし従来、乱れ場のヘリシティを評価し、乱流モデルの計算を実行することは困難であった。この状況を打開するため、旋回乱流のこれまでの実験について詳細なデータ解析を行った。その結果、乱流の諸応力のうちヘリシティを生成するのに最も寄与の大きい項を特定することに成功した。これらの成果は、日本物理学会の第61回年次大会で発表された。
さらに、数値計算を困難にする元凶となっていた、円管軸付近の流れ場について物理的考察を加えて較正法を考察し、数値計算用のデータを整備した。
以上の成果に加えて、磁場を含むような流れ場中の乱流の特性を規定するクロス・ヘリシティ(速度と磁場の相関)の効果を調べ、エネルギーの等分配からのずれが、このヘリシティで説明できることを初めて示した。この成果は、2006年5月合州国地球物理連合主催の西太平洋地球物理会議(Western Pacific Geophysics Meeting)で招待講演として発表された。また2006年7月の乱流の国際会議(IUTAM Symposium on Computational Physics and New Perspectives in Turbulence)で紹介された。

報告書

(3件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2007 2006

すべて 雑誌論文 (8件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 電磁流体乱流残留エネルギー方程式モデルの太陽風への応用2007

    • 著者名/発表者名
      横井 喜充, 半場 藤弘
    • 雑誌名

      生産研究 59-1

      ページ: 36-40

    • NAID

      110005716268

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Turbulent Magnetohydrodynamic residual-energy equation : An application to the solar wind (in Japanese)2007

    • 著者名/発表者名
      N.Yokoi, F.Hamba
    • 雑誌名

      Seisan-Kenkyu 59-1

      ページ: 36-40

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 電磁流体力学とアルヴェーン効果2006

    • 著者名/発表者名
      横井 喜充
    • 雑誌名

      生産研究 58-1

      ページ: 36-43

    • NAID

      110003475242

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Modeling of the turbulent magnetohydrodynamic residual-energy equation using a statistical theory2006

    • 著者名/発表者名
      N.Yokoi
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas 13-6

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Magnetohydrodynamics and Alfven effects (in Japanese)2006

    • 著者名/発表者名
      N.Yokoi
    • 雑誌名

      Seisan-Kenkyu 58-1

      ページ: 36-43

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Modeling of the turbulent magnetohydrodynamic residual-energy equation using a statistical theory2006

    • 著者名/発表者名
      N.Yokoi
    • 雑誌名

      Physics of Plasma 13-6 062306

      ページ: 1-17

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Eddy viscosity in magnetohydrodynamic turbulence2006

    • 著者名/発表者名
      N.Yokoi, R.Rubinstein, A.Yoshizawa
    • 雑誌名

      IUAM Symposium on Computational Physics and New Perspectives in Turbulence, Springer Verlag

      ページ: 271-276

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Modeling of the turbulent magnetohydrodynamic residual-energy equation using a statisical theory2006

    • 著者名/発表者名
      N.Yokoi
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas Vol.13, No.6

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [図書] IUTAM Symposium on Computational Physics and New Perspecives in Turbulence2007

    • 著者名/発表者名
      Y.Kaneda (Ed.), N.Yokoi, R.Rubinstein, A.Yoshizawa
    • 出版者
      Springer Verlag
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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