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弱い乱流の粘性と拡散-液晶電気対流系の非平衡統計力学的研究-

研究課題

研究課題/領域番号 17K14593
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 流体工学
研究機関山口大学

研究代表者

鳴海 孝之  山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (50599644)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード液晶電気対流 / Nikolaevskii乱流 / 異常拡散 / 粒子シミュレーション / 階層構造 / ラグランジュ描像 / 対流構造 / 粒子拡散 / Lagrange描像 / 速い拡散 / 遅い拡散 / 乱流拡散 / ブラウン運動 / 時空カオス / 劣拡散 / 優拡散 / 分子動力学シミュレーション / 流体 / 統計力学 / 自己組織化 / 計算物理 / シミュレーション工学
研究成果の概要

液晶電気対流系に関する弱い乱流 - ソフトモード乱流,欠陥乱流,Nikolaevskii乱流 - についての物性を明らかにした上で,それらの間の関係解明を目指した.特に弱い乱流中を運動する粒子運動のダイナミクスを,実験と数値シミュレーションにより研究し,発達乱流には見られない現象である異常拡散現象に焦点を当てて解析した.その結果,個々の弱い乱流が有する性質に起因するものだけでなく,液晶電気対流系に関する弱い乱流に統一的に見出される性質として階層構造の重要性を明らかにした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,弱い乱流の物性を明らかにするために,液晶電気対流系に関する弱い乱流に焦点を当てた.液晶電気対流系に現れる種々の弱い乱流を,非平衡統計力学的手法および計算機シミュレーションにより研究することで,液晶電気対流系の弱い乱流に共通する性質から普遍性解明に向けた知見を得た.
本研究は,工学的には,弱い乱流を応用するための基礎的な知見となりうる.例えば,エネルギー散逸が抑えられた省エネルギーな状況での効率的な混合を,発達乱流とは異なる方法で実現する可能性につながるものと期待される.

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Tagged-Particle Dynamics in Weak Turbulence: System Size Dependence of Nikolaevskii Turbulence2020

    • 著者名/発表者名
      Narumi Takayuki、Hidaka Yoshiki
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Slow diffusive structure in Nikolaevskii turbulence2020

    • 著者名/発表者名
      Narumi Takayuki、Hidaka Yoshiki
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 101 号: 2 ページ: 022202-022202

    • DOI

      10.1103/physreve.101.022202

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time-Dependent Diffusion Coefficients for Chaotic Advection due to Fluctuations of Convective Rolls2018

    • 著者名/発表者名
      Yamanaka Kazuma、Narumi Takayuki、Hashiguchi Megumi、Okabe Hirotaka、Hara Kazuhiro、Hidaka Yoshiki
    • 雑誌名

      Fluids

      巻: 3 号: 4 ページ: 99-99

    • DOI

      10.3390/fluids3040099

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sub-Diffusion in Electroconvective Turbulence of Homeotropic Nematic Liquid Crystals2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Maeda, Takayuki Narumi, Rinto Anugraha, Hirotaka Okabe, Kazuhiro Hara, Yoshiki Hidaka
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 87 号: 1 ページ: 014401-014401

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.014401

    • NAID

      40021431832

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Nikolaevskii乱流での非局所構造2019

    • 著者名/発表者名
      鳴海孝之
    • 学会等名
      西日本非線形科学研究会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Tagged-particle dynamics in weak turbulence - size-dependence for Nikolaevskii turbulence2019

    • 著者名/発表者名
      Narumi Takayuki
    • 学会等名
      17th International Conference of Numerical Analysis and Applied Mathematics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tagged-particle dynamics in Nikolaevskii turbulence2019

    • 著者名/発表者名
      Narumi Takayuki
    • 学会等名
      International Mathematical Science Workshop in Yamaguchi 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nikolaevskii乱流での異常拡散2019

    • 著者名/発表者名
      鳴海 孝之, 日高 芳樹
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Nikolaevskii乱流での粒子運動2018

    • 著者名/発表者名
      鳴海 孝之, 井上 俊樹, 小田 和幸, 日高 芳樹
    • 学会等名
      西日本非線形研究会2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Relaxation and Transport of Spatiotemporal Chaos in a Homeotropic System of Nematic Liquid Crystals2018

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Narumi, Yoshiki Hidaka
    • 学会等名
      27th International Liquid Crystal Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 弱い乱流中での粒子拡散 - Nikolaevskii 方程式による理論研究2018

    • 著者名/発表者名
      鳴海 孝之, 日高 芳樹
    • 学会等名
      日本流体力学会 年会2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Anomalous diffusion in soft-mode turbulence2018

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Narumi, Yoshiki Hidaka
    • 学会等名
      International Conference on APEF2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Chaotic Advection in Weak Turbulence of Nematic Electroconvection2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Hidaka, Kazuya Maeda, Takayuki Narumi, Hirotaka Okabe, Kazuhiro Hara
    • 学会等名
      The 4th Research Area Meeting of "Synergy of Fluctuation and Structure"
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Transport Phenomena of Spatiotemporal Chaos in Electroconvective Systems of Nematic Liquid Crystal2017

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Narumi, Junichi Yoshitani, Yosuke Mikami, Hirotaka Okabe, Kazuhiro Hara, Yoshiki Hidaka
    • 学会等名
      8th International Discussion Meeting on Relaxations in Complex Systems
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 液晶配向のNambu-Goldstoneモードが乱流拡散に与える影響2017

    • 著者名/発表者名
      日高 芳樹, 前田 和也, 鳴海 孝之, 河野 真也, 岡部 弘高, 原 一広
    • 学会等名
      2017年日本液晶学会討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 非たたみこみ型モード結合理論による短距離引力コロイドの解析2017

    • 著者名/発表者名
      鳴海孝之
    • 学会等名
      第7回計算統計物理学研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Transition between Super-diffusion and Sub-diffusion in Weak Turbulence of Nematic Electroconvection2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Hidaka, Kazuyuki Maeda, Takayuki Narumi, Hirotaka Okabe, Kazuhiro Hara
    • 学会等名
      International Symposium on Fluctuation and Structure out of Equilibrium 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 山口大学 鳴海研究室のウェブサイト

    • URL

      http://web.cc.yamaguchi-u.ac.jp/~tnarumi/lang-jp/index.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2017 実施状況報告書
  • [備考] 鳴海孝之webサイト

    • URL

      http://web.cc.yamaguchi-u.ac.jp/~tnarumi/lang-jp/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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