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対称性をもつ非圧縮粘性流の構成とその安定性の研究

研究課題

研究課題/領域番号 17654038
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 大域解析学
研究機関金沢大学

研究代表者

宮川 鉄朗  金沢大学, 自然科学研究科, 教授 (10033929)

研究分担者 福本 康秀  九州大学, 大学院・数理学研究院, 教授 (30192727)
加須栄 篤  金沢大学, 自然科学研究科, 教授 (40152657)
小俣 正朗  金沢大学, 自然科学研究科, 教授 (20214223)
研究期間 (年度) 2005 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2007年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2006年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2005年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード対称性 / 漸近挙動 / 安定性 / 渦 / ナヴィエ・ストークス方程式 / 非圧縮流 / 初期値問題 / ナヴィエ=ストークス方程式 / 外部領域 / 渦糸 / 渦管 / 特異摂動
研究概要

代表者宮川は3次元外部領域で非定常流を考察し,多項式ウェイトを伴うノルムの時間減衰について一般論としてはほぼ最良の結果を得た(現在投稿中)。この作業は対称生をもつ流れを構成する際にあらかじめ必要なものである。ここで得られた評価は2次元流で得た評価の3次元への形式的拡張になっている。従って,この結果を超える減衰性をもつ解を得るには,流れに対し何らかの対称生の仮定が必要と思われる。この結果を超える減衰性をもつ解を得るには,流れに対し何らかの対称生の仮定が必要と思われる。この予想を検証するために,現在対象な流れの減衰率を計算しているが,自由度が増えたために2次元の場合と比較して計算量が飛躍的に増大し,計算自身も著しく複雑になった。しかし指導原理は2次元の場合と同様だから,本年の内には部分的にしろまとまった結果を発表できる見込みである。これと並行して,次の研究対象である半空間での流れの対称生を考察する第一歩として,問題の定式化に不可欠なHelmholtzの分解定理の完全な証明を与えた。半空間においてこの定理は古くから知られており,代表者も過去にそれを利用したことはあるが,完全な証明を記載した文献がなく,このため論文執筆時に不自由を感じていた。代表者はFourier解析と関数空間論の初等的知識のみで理解可能な証明を与えることに成功した。この仕事はすでに査読付きの雑誌に掲載受理されており,2008年内に出版される予定である。
分担者福本は,核内に流れを伴う渦糸の漸近展開項を制御する方程式を探し,それが3次元弾性棒の方程式と等価であることを発見した。さらにその等価性の由来を力学系の変分原理に求め,回転群SO(3)の元を変数とする汎関数の変分学的考察によりこの等価性を証明した。
また,これと並行してレーザーと物質の相互作用に起因する点状の欠陥が渦糸群に与える影響を実験的に考察し,多様な渦のパターンが現れることを示した。この現象の数理的解釈が今後の課題である。

報告書

(3件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2008 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] A proof of Helmholtz decomposition of vector fields over the halfspace2008

    • 著者名/発表者名
      May Thi Tun
    • 雑誌名

      Advances in Mathematical Sciences and Applications 18(掲載確定)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analogy between a vortex-jet filament and the Kirchhoff elastic rod2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukumoto
    • 雑誌名

      Fluid Dynamics Research 39

      ページ: 511-520

    • NAID

      10019735637

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Super-complex wave-vortex multiscale phenomena induced in Laser-matter interactions2007

    • 著者名/発表者名
      S. Lugomer
    • 雑誌名

      Physical Reviews E 76

      ページ: 1-15

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On two-dimensional Navier-Stokes flows with rotational symmetries2006

    • 著者名/発表者名
      Cheng He
    • 雑誌名

      Funkcialaj Ekvacioj 49

      ページ: 163-192

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Nonstationary Navier-Stokes flows in a two - dimen sional exterior domain with rotational symmetries2006

    • 著者名/発表者名
      Cheng He
    • 雑誌名

      Indiana University Mathematics Journal 55

      ページ: 1483-1555

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] D'Alembert's paradox and the integrability of pressure for two-dimensional Euler flows in an exterior domain2006

    • 著者名/発表者名
      Tetsuro Miyakawa
    • 雑誌名

      Kyushu Journal of Mathematics 60

      ページ: 345-361

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Linear and nonlinear stability of a vortex ring2006

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Fukumoto
    • 雑誌名

      Proceedings of IUTAM symposium on elementary vortices and coherent structures

      ページ: 283-294

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Nonstationary Navier-Stokes flows in a two-dimensiional exterior domain with rotational symmetries.2006

    • 著者名/発表者名
      Cheng He
    • 雑誌名

      Indiana University Mathematics Journal (掲載予定)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] On two-dimensional Navier-Stokes flows with rotational Symmetries.2006

    • 著者名/発表者名
      Cheng He
    • 雑誌名

      Funkcialaj Ekvacioj (掲載予定)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] D'Alembert's paradox and the integrability of pressure for Euler flows in a two-dimensional exterior Domain.2006

    • 著者名/発表者名
      Tetsuro Miyakawa
    • 雑誌名

      Kyushu Journal of Mathematics (掲載予定)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] The velocity fields induced by a helical vortex tube.2005

    • 著者名/発表者名
      Yauhide Fukumoto
    • 雑誌名

      Physics of Fluids 17, 10

      ページ: 101-119

    • NAID

      130005020381

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Hierarchical instability of a vortex ring array in a multiple laser-matter interactions.2005

    • 著者名/発表者名
      Stjepan Lugomer
    • 雑誌名

      Fluid Dynamics Research 36, 4-6

      ページ: 277-290

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [学会発表] On weighted-norm estimates for 3D exterior Navier-Stokes flows2007

    • 著者名/発表者名
      宮川 鉄朗
    • 学会等名
      流体と気体の数学解析
    • 発表場所
      京都大学数理解析研究所
    • 年月日
      2007-07-13
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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