電磁流体系複雑乱流における輸送抑制機構の研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08454110
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 吉澤 徴 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (60011649)
• 研究分担者: 横井 喜充 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (50272513) ; 半場 藤弘 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (20251473)
• キーワード: 乱流 / 電磁流体 / 圧縮性流体 / 輸送抑制

研究概要

平成8年度の研究を継続発展させ、電磁流体複雑系においては、電場、回転運動、圧縮性が輸送抑制機構と密着することを確認した。本研究課題で得られた成果は以下のようにまとめられる:
(1)トカマクプラズマの高モード閉じ込めにおいては、プラズマ外辺の電場、特にその曲率が輸送抑制と深く関係することを統計理論的方法で示し、観測結果と一致することを確認した。電場曲率の重要性は、電場勾配を最重要とする従来の研究と大きく異なる点である。
(2)圧縮性による乱流抑制に関連して、平均密度で規格された密度分散と乱流マッハ数の比が重要なパラメーターとなることを統計理論的に示し、これを異なる速度で流体が混合する、いわゆる乱流混合層で定量的に示した。また、音波に関連した密度動揺とエントロピー変動より生じるそれとを分離することによって、圧縮性効果をさらに精密に議論できることを統計理論的手法で示した。
(3)プラズマの回転運動と磁場を結び付ける量として、乱流クロスヘリシティの概念を導入し、帯域的回転運動ないし系の回転効果から帯域的磁場構造が発生すること示し、この機構が電磁流体系での乱流輸送抑制と密接することを確認した。特に、トカマクプラズマでの回転による乱れ抑制、高密度星を取り囲む降着円盤における磁場および双極ジェットの生成等において、これを定量的に確認した。
以上に見るように、本研究課題ではいくつかの重要な概念を提案し、実験ないし観測結果と照らし、その重要性を示した。

研究成果

• [文献書誌] Akira Yoshizawa: "Modeling of compressible effects on the Reynolds stress using a Markovianized two-scale method" Physics of Fluids. 9/10. 3024-3036 (1997)
• [文献書誌] Akira Yoshizawa: "Stationary large-scale magnetic fields generated by turbulent motion in a spherical region" Physics of Plasmas. 3/10. 3604-3613 (1996)
• [文献書誌] Fujihiro Hamba: "Towards modeling inhomogeneous compressible turbulence using a two-scale statistical theory" Physics of Fluids. 9/9. 2749-2768 (1997)
• [文献書誌] Nobumitsu Yokoi: "Large-scale magnetic fields in spiral galaxies viewed from the cross-helicity dynamo" Astronomy and Astrophysics. 311. 731-745 (1996)
• [文献書誌] Nobumitsu Yokoi: "Analysis of poloidal rotation and suppression of plasma turbulence using a dynamo model" Journal of the Physical Socety of Japan. 65/8. 2353-2356 (1996)
• [文献書誌] 吉澤 徴: "乱流の数値流体力学(大宮司久明、三宅裕、吉澤徴偏)" 東京大学出版会, 652 (1998)
• [文献書誌] Akira Yoshizawa: "Hydrodynamic and Magnetohydrodynamic Turbulent Flows : Modeling and Statistical Theory" Kluwer Academic Publishers (Dordrecht,The Netherlands), 414 (1998)