空間的住み分けをし空間的な自己相似性を持つ多スケール乱流への力学系的アプローチ

• 研究課題/領域番号: 22540386
• 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: 京都大学
• 研究代表者: 藤 定義 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10217458)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2013-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2012年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2011年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2010年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 乱流 / 局在構造 / 多重スケール / 素過程 / 輸送現象 / 力学系 / 厳密解 / 多スケール / フィルター / 数値的厳密解 / 壁乱流 / クリロフ部分空間 / 大規模構造 / クリロフ分解法 / 数値的厳密

研究概要

空間的に住み分けをする乱流状態を動的に記述するために，支配方程式に着目する空間領域の外包領域に選択的に減衰効果を及ぼすフィルターを導入するフィルター法を開発した．対応する空間局在解を求めるニュートン法に振幅をパラメターとするフィルター法を1次元モデル方程式に実装し，局在解を得た．定常進行孤立波をもつ系に対しては，振幅値を０とする極限で特異性を生じるが，その除去方法を開発した．
2次元エネルギー逆カスケード系において，ランダム外力による局在渦構造の形成によってエネルギーの非局所的な輸送が生じ普遍性を破ることを示した．

研究成果

• [雑誌論文] Damping filter method for obtaining spatially localized solutions (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Teramura and Sadayoshi Toh
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW E 巻: 89 号: 5 ページ: 052910-052910
  • DOI: 10.1103/physreve.89.052910
  • 査読あり
• [雑誌論文] Damping filter method for obtaining spatially localized solutions (2014)
  • 著者名/発表者名: Damping filter method for obtaining spatially localized solutions
  • 雑誌名: Physical Review E
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transition of the scaling law in inverse energy cascade range caused by a nonlocal excitation of coherent structures observed in two-dimensional turbulent fields (2013)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Mizuta, Takeshi Matsumoto, and Sadayoshi Toh
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 巻: 88 号: 5 ページ: 53009-53009
  • DOI: 10.1103/physreve.88.053009
  • 査読あり
• [学会発表] Coherence in turbulence (2014)
  • 著者名/発表者名: Sadayoshi To
  • 学会等名: Mathematical Theory of Turbulence via Harmonic Analysis and Computational Fluid Dynamics in 2014
  • 発表場所: 奈良日航ホテル
• [学会発表] Damping filter method for a spatially localized solution in tow-dimensional channek flow (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Teramura and Sadayoshi Toh
  • 学会等名: Euromech Colloquium EC565 on SUBCRITICAL TRANSITION TO TURBULENCE
  • 発表場所: CARGÈSE, Corsica, France
• [学会発表] Transition of universality observed in 2D inversed cascade (2013)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Mizuta, Takeshi Matsumoto and Sadayoshi Toh
  • 学会等名: IUTAM symposium
  • 発表場所: 九州大学
• [学会発表] A method for obtaining traveling wave solution spatially localized in the stream-wise direction (2013)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Teramura and Sadayoshi Toh
  • 学会等名: European Turbulence Conference 14
  • 発表場所: ENS de Lyon, Frence
• [学会発表] A method for obtaining traveling-wave solutions spatially localized in the stream-wise direction (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Teramura and S. Toh
  • 学会等名: European Turbulence Conference 14
  • 発表場所: ENS de Lyon, Frence
• [学会発表] Transition of universality observed in 2D inverse cascade (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Mizuta, T. Matsumoto, and S. Toh
  • 学会等名: IUTAM symposium
  • 発表場所: 九州大学
• [学会発表] 2次元チャンネル流の力学系的解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 寺村俊紀、 藤定義
  • 学会等名: 第27回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] 二次元エネルギー逆カスケード乱流中の二粒子拡散 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松原直哉、松本剛、藤定義
  • 学会等名: 流体力学会
  • 発表場所: 東京農工大学
• [学会発表] 荒い壁表面でのナノバブルの縮小過程の分子動力学シミュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 河野俊輔、藤定義
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] The connection of differently spatially localized solution revealed by the filtering method (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Teramura and Sadayoshi Toh
  • 学会等名: XXIII ICTAM
  • 発表場所: Beijing China
• [学会発表] The connection of differently spatially localized solution revealed by the filtering method (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Teramura and S. Toh
  • 学会等名: XXIII ICTAM
  • 発表場所: Beijin, chaina
• [学会発表] フィルターによる発達したチャネル乱流の階層構造の分解 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤定義、寺村俊紀
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 横浜国立大学
• [学会発表] 壁乱流局在構造の抽出のためのフィルター法の改良 (2012)
  • 著者名/発表者名: 寺村俊紀、藤定義
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 横浜国立大学
• [学会発表] 平坦な自由界面でのパッシブスカラー輸送を支配する乱流特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤定義
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2011-03-25
• [学会発表] Quantitative studies of turbulent mass flux at interfaces by Direct numerical simulation
  • 著者名/発表者名: Toh, S. and Okahashi,Y
  • 学会等名: 13th European Turbulence Conference
  • 発表場所: ポーランド、ワルシャワ大学
• [学会発表] フィルター法を用いた壁乱流局在構造の抽出
  • 著者名/発表者名: 藤定義、寺村俊紀
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 関西学院大学
• [学会発表] 乱流への応用を目指したフィルターを用いた局在解構成手法の有効性の検証
  • 著者名/発表者名: 寺村俊紀、藤定義
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 関西学院大学
• [学会発表] ナノバブル寿命に対するサイズおよび熱浴の影響
  • 著者名/発表者名: 河野俊輔、藤定義
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 関西学院大学
• [学会発表] 平坦な自由界面を通して乱流中に吸収されるパッシブスカラー
  • 著者名/発表者名: 藤定義、岡橋裕介、寺村俊紀
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] フィルターを用いた乱流に埋め込まれた局在解の探査
  • 著者名/発表者名: 寺村俊紀、藤定義
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] MDを用いたナノバブル寿命に対する壁面効果の研究
  • 著者名/発表者名: 河野俊輔、藤定義
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 富山大学