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渦の非モード不安定性とバイパス遷移の数理:流れの安定性の統合理論の構築に向けて

研究課題

研究課題/領域番号 24540391
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 数理物理・物性基礎
研究機関東北大学

研究代表者

服部 裕司  東北大学, 流体科学研究所, 教授 (70261469)

連携研究者 福本 康秀  九州大学, マス・フォア・インダストリ研究所, 教授 (30192727)
岩上 わかな (中野 わかな)  京都大学, 基礎物理学研究所, 研究員 (50571535)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2012年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード渦 / 非モード安定性 / バイパス遷移 / 遷移的成長 / WKB安定性解析 / 流れの安定性理論 / 流れのの安定性理論
研究成果の概要

渦は流れの基本構造であり、その安定性は流れの性質を理解するための出発点である。渦が不安定化し乱流に遷移する過程を解明するために、遷移的成長と局所擾乱による不安定化過程を理論的かつ数値シミュレーションにより研究した。その結果、遷移的成長においてはひずみ流れによる渦の伸長効果が重要なメカニズムであることを明らかにした。また、短い波長をもつ局在した擾乱(局所擾乱)の不安定成長が、短波長擾乱の理論による予測と合うこと、さらにいくつかの段階をへて乱流に遷移する過程を解明した。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実施状況報告書
  • 2012 実施状況報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (17件) (うち査読あり 7件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (20件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Modal and non-modal stability of two-dimensional Taylor-Green vortices2014

    • 著者名/発表者名
      T. Gau and Y. Hattori
    • 雑誌名

      Fluid Dynamics Research

      巻: 46 号: 3 ページ: 031410-031410

    • DOI

      10.1088/0169-5983/46/3/031410

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evolution of localized disturbances in the elliptic instability2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Hattori and M. S. bin Marzuki
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Mechanics

      巻: 755 ページ: 603-627

    • DOI

      10.1017/jfm.2014.439

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Variational Necessary and Sufficient Stability Conditions for Inviscid Shear Flow2014

    • 著者名/発表者名
      M. Hirota, P. J. Morrison and Y. Hattori
    • 雑誌名

      Proceedings of the Royal Society A

      巻: 470 号: 2172 ページ: 20140322-20140322

    • DOI

      10.1098/rspa.2014.0322

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dependence of Axial Flow inside Wing Tip Vortices on Wing Planforms2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Koizumi, Yuji Hattori
    • 雑誌名

      Proceedings of the Eleventh International Conference on Flow Dynamics

      巻: - ページ: 74-75

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] Stability Analysis of Vortices with Axial Flow based on Energetics and its Application2014

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Fukumoto, Makoto Hirota, Yuji Hattori
    • 雑誌名

      Proceedings of the 14th International Symposium on Advanced Fluid Information

      巻: - ページ: 176-177

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] The Continuous Spectrum in the Moore-Saffman-Tsai-Widnall Instability2014

    • 著者名/発表者名
      Yuji Hattori, Makoto Hirota, Stefan G. Llewellyn Smith
    • 雑誌名

      Proceedings of the 14th International Symposium on Advanced Fluid Information and Transdisciplinary Fluid Integration

      巻: - ページ: 178-179

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] Modal stability analysis of a helical vortex tube with axial flow2014

    • 著者名/発表者名
      Yuji Hattori and Yasuhide Fukumoto
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Mechanics

      巻: 738 ページ: 222-249

    • DOI

      10.1017/jfm.2013.591

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Computational Study of Formation of Wing Tip Vortices at Low Reynolds Numbers2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Koizumi, Yuji Hattori
    • 雑誌名

      Proceedings of the Tenth International Conference on Flow Dynamics

      巻: - ページ: 80-81

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [雑誌論文] The Continuous Spectrum in the Moore-Saffman-Tsai-Windnall Instability2013

    • 著者名/発表者名
      Yuji Hattori, Makoto Hirota and Stefan G. Llewellyn Smith
    • 雑誌名

      Proceedings of the 13th International Symposium on Advanced Fluid Information and Transdisciplinary Fluid Integration

      巻: - ページ: 152-153

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [雑誌論文] A Numerical Study of the Effect of Large Deformations of a Trailing Vortex on Its Breakdown2013

    • 著者名/発表者名
      Naoya Takahashi, Takeshi Miyazaki, Nozomu Hatakeyama and Yuji Hattori
    • 雑誌名

      Proceedings of the 13th International Symposium on Advanced Fluid Information and Transdisciplinary Fluid Integration

      巻: - ページ: 150-151

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Stability Analysis of Vortices with Axial Flow based on Energetics and its Application2013

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Fukumoto and Yuji Hattori
    • 雑誌名

      Proceedings of the 13th International Symposium on Advanced Fluid Information and Transdisciplinary Fluid Integration

      巻: - ページ: 168-169

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Motion of axisymmetric magnetic eddies with swirl2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Hattori and S. G. Llewellyn Smith
    • 雑誌名

      Procedia IUTAM

      巻: 7 ページ: 243-250

    • DOI

      10.1016/j.piutam.2013.03.028

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Numerical Study of the Effect of Large Deformations of a Trailing Vortex on Its Breakdown2012

    • 著者名/発表者名
      Naoya Takahashi and Yuji Hattori
    • 雑誌名

      Proceedings of the 12th International Symposium on Advanced Fluid Information and Transdisciplinary Fluid Integration

      巻: - ページ: 154-155

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Modal Stability Analysis of a Helical Vortex Tube with Axial Flow2012

    • 著者名/発表者名
      Yuji Hattori and Yasuhide Fukumoto
    • 雑誌名

      Proceedings of the 12th International Symposium on Advanced Fluid Information and Transdisciplinary Fluid Integration

      巻: - ページ: 168-169

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Error Analysis of Volume Penalization Method for Two-Dimensional Navier-Stokes Equations2012

    • 著者名/発表者名
      Yuzuru Yatagai, Wakana Iwakami Nakano, Yuji Hattori
    • 雑誌名

      Proceedings of the Ninth International Conference on Flow Dynamics

      巻: - ページ: 92-93

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Axisymmetric magnetic vortices with swirl2012

    • 著者名/発表者名
      S. G. Llewellyn Smith and Y. Hattori
    • 雑誌名

      Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation

      巻: 17 号: 5 ページ: 2101-2107

    • DOI

      10.1016/j.cnsns.2011.06.001

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of axial flow on the stability of a helical vortex tube2012

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

      Physics of Fluids

      巻: 24 号: 5

    • DOI

      10.1063/1.4717769

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Evolution of mean flow and disturbances in strained vortices2014

    • 著者名/発表者名
      Yuji Hattori
    • 学会等名
      67th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      2014-11-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 翼端渦構造の翼平面形依存性の数値シミュレーション研究2014

    • 著者名/発表者名
      小泉博史, 服部裕司
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2014
    • 発表場所
      宮城県仙台市, 東北大学
    • 年月日
      2014-09-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 軸流をもつ渦のパラメタ共鳴不安定性と波のエネルギー2014

    • 著者名/発表者名
      服部裕司, 廣田真, 福本康秀
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2014
    • 発表場所
      宮城県仙台市, 東北大学
    • 年月日
      2014-09-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 乱れた歪み渦の平均流2014

    • 著者名/発表者名
      服部裕司
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      愛知県春日井市, 中部大学
    • 年月日
      2014-09-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 歪んだ渦と曲がった渦の不安定性

    • 著者名/発表者名
      服部裕司
    • 学会等名
      応用数学連携フォーラム第38回ワークショップ
    • 発表場所
      宮城県仙台市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 歪んだ渦における局所擾乱の成長:線形不安定性・非線形発展・乱流

    • 著者名/発表者名
      服部裕司
    • 学会等名
      平成25年度NIFS共同研究研究会「MHDおよび流体力学における流れの安定性に関する理論・シミュレーション研究」
    • 発表場所
      岐阜県土岐市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Computational Study of Formation of Wing Tip Vortices at Low Reynolds Numbers

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Koizumi, Yuji Hattori
    • 学会等名
      Tenth International Conference on Flow Dynamics
    • 発表場所
      宮城県仙台市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] The Continuous Spectrum in the Moore-Saffman-Tsai-Windnall Instability

    • 著者名/発表者名
      Yuji Hattori, Makoto Hirota and Stefan G. Llewellyn Smith
    • 学会等名
      13th International Symposium on Advanced Fluid Information and Transdisciplinary Fluid Integration
    • 発表場所
      宮城県仙台市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] A Numerical Study of the Effect of Large Deformations of a Trailing Vortex on Its Breakdown

    • 著者名/発表者名
      Naoya Takahashi, Takeshi Miyazaki, Nozomu Hatakeyama and Yuji Hattori
    • 学会等名
      13th International Symposium on Advanced Fluid Information and Transdisciplinary Fluid Integration
    • 発表場所
      宮城県仙台市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Stability Analysis of Vortices with Axial Flow based on Energetics and its Application

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Fukumoto and Yuji Hattori
    • 学会等名
      13th International Symposium on Advanced Fluid Information and Transdisciplinary Fluid Integration
    • 発表場所
      宮城県仙台市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 歪み渦における局所擾乱の成長過程

    • 著者名/発表者名
      服部裕司
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Evolution of localized disturbances in the elliptical flow

    • 著者名/発表者名
      Y. Hattori and M. S. Bin Marzuki
    • 学会等名
      IUTAM Symposium on Vortex Dynamics: Formation, Structure and Function
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Modal and non-modal stability of two-dimensional Taylor-Green vortices

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Gau, Yuji Hattori
    • 学会等名
      IUTAM Symposium on Vortex Dynamics: Formation, Structure and Function
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 2次元テイラー-グリーン渦のモード安定性解析

    • 著者名/発表者名
      我有隆行,服部裕司
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2012
    • 発表場所
      高知大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Modal Stability Analysis of a Helical Vortex Tube with Axial Flow

    • 著者名/発表者名
      Yuji Hattori and Yasuhide Fukumoto
    • 学会等名
      The 12th International Symposium on Advanced Fluid Information and Transdisciplinary Fluid Integration
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] A Numerical Study of the Effect of Large Deformations of a Trailing Vortex on Its Breakdown

    • 著者名/発表者名
      Naoya Takahashi and Yuji Hattori
    • 学会等名
      The 12th International Symposium on Advanced Fluid Information and Transdisciplinary Fluid Integration
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Error Analysis of Volume Penalization Method for Two-Dimensional Navier-Stokes Equations

    • 著者名/発表者名
      Yuzuru Yatagai, Wakana Iwakami Nakano, Yuji Hattori
    • 学会等名
      The Ninth International Conference on Flow Dynamics
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Evolution of localized disturbances in the elliptical instability

    • 著者名/発表者名
      Y. Hattori and M. S. Bin Marzuki
    • 学会等名
      The 9th European Fluid Mechanics Conference
    • 発表場所
      Rome, Italy
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Effects of Axial Flow on the Curvature Instability of a Helical Vortex Tube: Modal Analysis

    • 著者名/発表者名
      Yuji Hattori and Yasuhide Fukumoto
    • 学会等名
      The 23rd International Congress of Theoretical and Applied Mechanics
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Motion of axisymmetric magnetic eddies with swirl

    • 著者名/発表者名
      Y. Hattori and S. G. Llewellyn Smith
    • 学会等名
      IUTAM Symposium on Topological Fluid Dynamics
    • 発表場所
      Cambridge, UK
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書

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公開日: 2013-05-31   更新日: 2019-07-29  

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