| 研究課題/領域番号 |
19H01868
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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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| 審査区分 |
小区分14010:プラズマ科学関連
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| 研究機関 | 北海道大学 (2023)
名古屋大学 (2019-2022) |
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研究代表者 |
梅田 隆行 北海道大学, 情報基盤センター, 教授 (40432215)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円)
2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2022年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2021年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | プラズマ科学 / 宇宙プラズマ / 計算機シミュレーション / 高性能計算 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
宇宙プラズマ環境変動の予測において計算機シミュレーションは今後不可欠な手段となる。既存の磁気流体力学(MHD)方程式に基づくプラズマ流体シミュレーションでは、慣性効果、圧力テンソルの非対角成分、熱輸送テンソルや四次以上の高次モーメント量などの非MHD項は無視されている。本研究では、第一原理運動論プラズマシミュレーションと流体ミュレーションとの直接比較によって、非MHD項である高次モーメント量が従来のMHD量に対してどのくらいの強度を持つのかを定量的に評価し、非MHD項の各項の重要性を議論する。また高次モーメント量を導入した新たな電磁流体方程式系を導出し、その数値シミュレーション手法を開発する。
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| 研究成果の概要 |
宇宙プラズマシミュレーションにおいて、流体シミュレーションと運動論シミュレーションの結果の差がどこから生まれてくるのかという疑問の解決のため、流体シミュレーションでは解いていない三次及び四次モーメント量について、運動論シミュレーションの結果から直接評価を行った。その結果、熱輸送テンソルを含んだ新たな電磁流体シミュレーションが必要であることを見出した。
また、運動論シミュレーションの新たな高次精度数値スキームの開発、および運動論シミュレーションコードにハイパフォーマンスコンピューティング技術を導入することにより、従来よりも高性能なコードの開発を行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来の流体シミュレーションでは考慮されていなかった三次モーメント量が、運動論効果を仮想的に与える可能性を示唆し、新たな三次モーメント量を含んだ電磁流体シミュレーションの開発が必要であるという今後の宇宙プラズマシミュレーション方向性を見出した。
また、新たな高次精度数値スキームの開発により、従来の運動論シミュレーションの計算精度を保ったまま計算時間を格段に削減することに成功した。本研究で開発した技術は、今後さまざまな分野における計算機シミュレーションへ転用可能である。
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