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トポロジカル渦度ダイナミックスの深化による渦と波の相互作用理論

研究課題

研究課題/領域番号 24540407
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
研究機関九州大学

研究代表者

福本 康秀  九州大学, 学内共同利用施設等, 教授 (30192727)

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
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2012年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワードトポロジカル不変量 / クロスヘリシティ / ネータ―の定理 / 弱非線形安定性 / 波のエネルギー / 等磁気循環摂動 / 磁気回転不安定性 / ケプラー型回転流 / 方位磁気回転不安定性 / Hain-Lust方程式 / 非理想MHD / WKB法 / Landau-Darrieus不安定性 / 燃焼界面 / トポロジカル積分不変量 / 三波共鳴 / カシミール不変量 / トポロジー的不変量 / バロクリニック流体 / ケルヴィン波 / 渦対 / 運動速度
研究成果の概要

粒子ラベル付け替え対称性に関するネータ―の定理によって、バロトロピー流体から密度成層流体、電磁流体(MHD)、相対論的流体にいたるまで、トポロジカル積分不変量がすべてクロスヘリシティとして書き表せることを明らかにした。渦のトポロジーを保つ等循環撹乱へ撹乱を制限することによって、楕円形流線をもつ回転流の弱非線形安定性の計算に成功した。等磁気循環摂動への制限によってMHD流の波のエネルギーに対する一般公式を導出した。この摂動を実現するラグランジュ的扱いよって、方位磁気回転不安定性の3次元短波長安定性解析を行い、ケプラー回転流が不安定であることを示した。

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

    (45件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (17件) (うち査読あり 17件、 謝辞記載あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (24件) (うち招待講演 4件) 図書 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Stability of a hydrodynamic discontinuity2015

    • 著者名/発表者名
      Snezhana I. Abarzhi, Yasuhide Fukumoto, Leo P. Kadanof
    • 雑誌名

      Physica Scripta

      巻: 90 号: 1 ページ: 018002-018002

    • DOI

      10.1088/0031-8949/90/1/018002

    • 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] Lagrangian approach to weakly nonlinear interaction of Kelvin waves and a symmetry-breaking bifurcation of a rotating flow2015

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Fukumoto, Youichi Mie
    • 雑誌名

      Fluid Dynamics Research

      巻: 47 号: 1 ページ: 015509-015509

    • DOI

      10.1088/0169-5983/47/1/015509

    • NAID

      120005690812

    • 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] Instabilities of rotational flows in azimuthal magnetic fields of arbitrary radial dependence2014

    • 著者名/発表者名
      Oleg N Kirillov, Frank Stefani, Yasuhide Fukumoto
    • 雑誌名

      Fluid Dynamics Research

      巻: 46 号: 3 ページ: 031403-031403

    • DOI

      10.1088/0169-5983/46/3/031403

    • 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] Regularity criteria for the incompressible Hall-MHD system2014

    • 著者名/発表者名
      Jishan Fan, Yasuhide Fukumoto, Gen Nakamura, Yong Zhou
    • 雑誌名

      Zeitschrift fur Angewandte Mathematik und Mechanik: ZAMM

      巻: online 号: 11 ページ: 1156-1160

    • DOI

      10.1002/zamm.201400102

    • 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] Relabeling symmetry in relativistic fluids and plasmas2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawazura, Z. Yoshida, and Y. Fukumoto
    • 雑誌名

      J. Phys. A: Math. Theor.

      巻: 47 号: 46 ページ: 4655011-17

    • DOI

      10.1088/1751-8113/47/46/465501

    • NAID

      130005478019

    • 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] Local instabilities in magnetized rotational flows: A short-wavelength approach2014

    • 著者名/発表者名
      Oleg N. Kirillov, Frank Stefani, Yasuhide Fukumoto
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Mechanics

      巻: 760 ページ: 591-633

    • DOI

      10.1017/jfm.2014.614

    • 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] Local stability analysis of azimuthal magnetorotational instability of ideal MHD flows2014

    • 著者名/発表者名
      Rong Zou, Yasuhide Fukumoto
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2014 号: 11 ページ: 113J01-113J01

    • DOI

      10.1093/ptep/ptu139

    • NAID

      120005690813

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [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] Instabilities of rotational flows in azimuthal magnetic fields of arbitrary radial dependence2014

    • 著者名/発表者名
      Oleg N Kirillov, Frank Stefani and Yasuhide Fukumoto
    • 雑誌名

      Fluid Dynamics Research

      巻: 46

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lagrangian approach to weakly nonlinear interaction of Kelvin waves and a symmetry-breaking bifurcation of a rotating flow2014

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Fukumoto, Youichi Mie
    • 雑誌名

      Fluid Dynamics Research

      巻: 46

    • NAID

      120005690812

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A unified view of topological invariants of barotropic and baroclinic fluids and their application to formal stability analysis of three-dimensional ideal gas flows2013

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Fukumoto, Hirofumi Sakuma
    • 雑誌名

      Procedia IUTAM Vol. 7 "Topological Fluid Dynamics: Theory and Applications"

      巻: 7 ページ: 213-222

    • DOI

      10.1016/j.piutam.2013.03.025

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書 2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Logarithmically improved regularity criteria for the generalized Navier-Stokes and related equations2013

    • 著者名/発表者名
      Jishan Fan, Yasuhide Fukumoto, Yong Zhou
    • 雑誌名

      Kinetic and Related Models

      巻: 6 号: 3 ページ: 545-556

    • DOI

      10.3934/krm.2013.6.545

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書 2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hamiltonian bifurcation theory for a rotating flow subject to elliptic straining field2013

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Fukumoto, Youichi Mie
    • 雑誌名

      Physica Scripta T

      巻: 155 ページ: 014042-014042

    • DOI

      10.1088/0031-8949/2013/t155/014042

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書 2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An example exempted from Thomson-Tait-Chetayev's theorem2013

    • 著者名/発表者名
      Abuduwaili Paerhati, Yasuhide Fukumoto
    • 雑誌名

      J. Phys.Soc. Japan

      巻: 82 号: 4 ページ: 430021-4

    • DOI

      10.7566/jpsj.82.043002

    • NAID

      40019628773

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Singular electromagnetic modes in an anisotropic medium2013

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Fukumoto, A. B. Samokhin
    • 雑誌名

      Wave Motion

      巻: 50 号: 3 ページ: 481-493

    • DOI

      10.1016/j.wavemoti.2012.11.001

    • 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
  • [雑誌論文] A unifying picture of helical and azimuthal MRI, and the universal significance of the Liu limit2012

    • 著者名/発表者名
      Oleg N. Kirillov, Frank Stefani, Yasuhide Fukumoto
    • 雑誌名

      Astrophysical Journal Letters

      巻: 756 号: 1 ページ: 83-83

    • DOI

      10.1088/0004-637x/756/1/83

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Azimuthal magnetorotational instabilities to non-axisymmetric perturbations2014

    • 著者名/発表者名
      福本 康秀, Rong Zou
    • 学会等名
      67th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamcs
    • 発表場所
      Moscone (West) Convention Center, San Francisco, USA
    • 年月日
      2014-11-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Local and global analyses of azimuthal magnetorotational instability2014

    • 著者名/発表者名
      福本 康秀, Rong Zou
    • 学会等名
      The 8th CREST-SBM International Conference on Mathematical Fluid Dynamics, Present and Future
    • 発表場所
      早稲田大学西早稲田キャンパス、東京
    • 年月日
      2014-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Topological magnetohydrodynamics and its application to azimuthal magnetorotational instability2014

    • 著者名/発表者名
      福本 康秀, Rong Zou
    • 学会等名
      The Seventh International Conference on Sciences and Mathematics Education in Developing Countries
    • 発表場所
      The University of Mandalay, Myanmar
    • 年月日
      2014-11-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 方位磁気回転不安定性のモード解析2014

    • 著者名/発表者名
      福本 康秀, Rong Zou
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2014
    • 発表場所
      東北大学川内北キャンパス、仙台市
    • 年月日
      2014-09-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Short-wavelength analysis of azimuthal magnetorotational instability2014

    • 著者名/発表者名
      福本 康秀, Rong Zou
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学春日井キャンパス、春日井市
    • 年月日
      2014-09-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Azimuthal and helical magnetorotational instabilities to non-axisymmetric perturbations2014

    • 著者名/発表者名
      福本 康秀, Rong Zou
    • 学会等名
      International Conference on Turbulent Mixing and Beyond Workshop: Mixing in Rapidly Changing Environment - Probing Matter at the Extremes
    • 発表場所
      The Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics (ICTP) Trieste, Italy
    • 年月日
      2014-08-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Three-dimensional formal stability of stratified shear flows of an ideal gas

    • 著者名/発表者名
      uhide Fukumoto, Hirofumi Sakuma
    • 学会等名
      International Conference "FLUXES AND STRUCTURES IN FLUIDS"
    • 発表場所
      Russian State Hydrometeorological Universitym, St.-Petersburg, Russia
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Energy, pseudomomentum and Stokes drift of inertial waves and their application to stability of a columnar vortex

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Fukumoto
    • 学会等名
      The 6th Pacific RIM Conference on Mathematics 2013
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Motion of a vortex ring and a vortex pair in a viscous fluid

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Fukumoto
    • 学会等名
      2nd International Retreat on Vortex Dynamics and Vorticity Aerodynamics (IRVDVA)
    • 発表場所
      Shanghai Sun Island Resort, Shanghai, China
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Energy, pseudomomentum and Stokes drift of inertial waves and their application to stability of a columnar vortex

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Fukumoto
    • 学会等名
      A mini-Conference "Topological Vorticity Dynamics and Magnetohydrodynamics"
    • 発表場所
      Exeter University, Exeter, UK
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Are all the topological invariants representable as cross helicities?

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Fukumoto
    • 学会等名
      JSPS/UK Meeting "Topological Vorticity Dynamics in the Physical Sciences"
    • 発表場所
      Isaac Newton Institute for Mathematical Sciences, Cambridge, UK
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 有限太さの渦の2次元相互作用

    • 著者名/発表者名
      福本 康秀
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2013
    • 発表場所
      東京農工大学小金井キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 有限太さの渦の2次元相互作用

    • 著者名/発表者名
      福本 康秀
    • 学会等名
      日本物理学会 2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] MHD回転流のスペクトルと不安定性

    • 著者名/発表者名
      福本 康秀
    • 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
      核融合科学研究所, 土岐市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Lagrangian approach to weakly nonlinear stability of a columnar vortex

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Fukumoto
    • 学会等名
      Workshop on Lagrangian Coherent Structures and Dynamical Systems
    • 発表場所
      北海道大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 回転MHD流に立つ波のエネルギー

    • 著者名/発表者名
      福本 康秀, Rong Zou
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス, 平塚市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] A unified view of topological invariants of barotropic and baroclinic fluids and their application to formal stability analysis of three-dimensional ideal gas flows

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Fukumoto, Hirofumi Sakuma
    • 学会等名
      IUTAM symposium "Topological Fluid Dynamics"
    • 発表場所
      Isaac Newton Institute for Mathematical Sciences, Cambridge, UK
    • 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, Yasuhide Fukumoto
    • 学会等名
      23rd International Congress of Theoretical and Applied Mechanics (ICTAM 2012)
    • 発表場所
      China National Convention Center (CNCC), Beijing, China
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Lagrangian and Eulerian hybrid method for weakly nonlinear stability of a rotating flow in a cylinder of elliptic cross-section

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Fukumoto, Youichi Mie
    • 学会等名
      23rd International Congress of Theoretical and Applied Mechanics (ICTAM 2012
    • 発表場所
      China National Convention Center (CNCC), Beijing, China
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 河川における降雨流出解析

    • 著者名/発表者名
      杉本 尚子, 福本 康秀
    • 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] Energy, Pseudomomentum and Stokes Drift of Kelvin Waves and Their Application to Weakly Nonlinear Stability of an Elliptic Vortex

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Fukumoto
    • 学会等名
      Vortex Theory Now--Frontiers of Mathematical Physics
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Lagrangian and Eulerian hybrid method for symmetric breaking bifurcation of a rotating flow

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Fukumoto, Makoto Hirota, Youichi Mie
    • 学会等名
      BIRS Workshop "Spectral Analysis, Stability and Bifurcation in Modern Nonlinear Physical Systems"
    • 発表場所
      Banff International Research Station for Mathematical Innovation and Discovery (BIRS), Banff, Canada
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Lagrangian approach to weakly nonlinear interaction of Kelvin waves and a symmetry-breaking bifurcation of a rotating flow

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Fukumoto, Youichi Mie
    • 学会等名
      IUTAM Symposium on Vortex Dynamics: Formation, Structure and Function
    • 発表場所
      九州大学医学部百年講堂
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] バロクリニック流体のカシミール不変量のクロス・ヘリシティ表現

    • 著者名/発表者名
      福本 康秀, 佐久間 弘文
    • 学会等名
      日本物理学会 第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [図書] A Mathematical Approach to Research Problems of Science and Technology、Series: Mathematics for Industry Vol. 52014

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Fukumoto
    • 総ページ数
      14
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] Note on representation of wave energy of a rotating flow in terms of dispersion relation, In Nonlinear physical systems: Spectral Analysis, Stability and Bifurcations2014

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Fukumoto, Makoto Hirota, Youichi Mie
    • 総ページ数
      15
    • 出版者
      ISTE and John Wiley& Sons
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [図書] Modeling of fluid flows by nonlinear Schroedinger equation, In Mathematical Approach to Research Problems of Science and Technology -Theoretical basis and developments in mathematical modelling -2014

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Fukumoto
    • 総ページ数
      13
    • 出版者
      Springer-Verlag
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [備考] 九州大学研究者情報 福本康秀

    • URL

      http://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/search/details/K000449/index.html

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2013-05-31   更新日: 2019-07-29  

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