不変解の最適化に基づく回転乱流の解明と制御

• 研究課題/領域番号: 25K07567
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分19010:流体工学関連
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 本木 慎吾 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 講師 (70824134)
• 研究期間 (年度): 2025-04-01 – 2028-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2025年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2027年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2026年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2025年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: 乱流 / 歳差運動 / 不変解 / 数値最適化 / 流体力学

研究開始時の研究の概要

回転運動の影響を伴う乱流は自然界および工業機械において幅広く見られ，地球・宇宙物理学分野から工学分野にわたる重要な研究課題である．その中でも自転軸が他の軸の周りを回転する歳差運動を伴う乱流は，天体の内部構造や磁場の形成に関わることから強い関心を集めてきたが，その流れの複雑さと多様性から流体力学における難問とされ未だ議論が続いている．そこで本研究では，回転系におけるナビエ・ストークス方程式に対する数値解析により，回転乱流の乱流遷移，秩序構造，および普遍的統計法則を再現する非線形不変解を求め，その乱流に比して単純な解に基づき，複雑な回転乱流現象を解明し制御するという新たなアプローチを展開する．