秩序/無秩序の科学を解明するシミュレーション技法と表現法の国際共同研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10044105
• 研究機関: 核融合科学研究所
• 研究代表者: 佐藤 哲也 核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 教授 (80025395)
• 研究分担者: 堀内 利得 核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 教授 (00229220) ; 林 隆也 核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 教授 (60156445) ; 木田 重雄 核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 教授 (70093234) ; 米沢 富美子 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (10027344) ; 渡邊 國彦 核融合科学研究所, 計算機センター, 教授 (40220876)
• キーワード: 自己組織化 / 秩序形成 / 計算機シミュレーション / 複雑性 / 表現法 / エントロピー / バーチャルリアリティ / 音響表現

研究概要

本年度は、3次元仮想現実法と音響表現を有機的に結びつけた新しい表現法の国際共同開発研究を行うとともに、秩序/無秩序の科学を解明するためのシミュレーション技法の開発に取り組んだ。得られた具体的研究成果は、以下の通りである。1)従来の4面スクリーンを用いた視覚のみによるバーチャルリアリティ装置に対して、新しく音響設備を付加することに成功した。この改良されたバーチャルリアリティ装置を活用することによって、視聴覚的に総合的に表現する手法の開発を行った。2)ダストプラズマのシミュレーションにおいて、微粒子が成長していくための必要条件である微粒子のフリップフロップ的帯電過程は、背景プラズマの温度と微粒子の大きさに強く依存し、そのパラメータ領域は非常に限定されるものであること、その一方、背景プラズマの密度そのものは、微粒子の大きさをデバイ半径を単位としてみる限り、影響が大きくないことを明らかにした。3)プラズマ圧力によって圧力構造自身が破壊され再構築される、圧力駆動型不安定性による構造変換過程を解明するためのシミュレーションコードの開発に成功した。このシミュレーションコードにより、抵抗性バルーニングモードの振る舞いが明らかになりつつある。これらの他に、シミュレーション技法としては、秩序構造形成による熱輸送効果を解明するためのシミュレーションモデルの構築、核融合プラズマの周辺部における熱障壁を解明するためのシミュレーションモデルの構築、また表現法として、具体的にいくつかのシミュレーシヨン結果に対する仮想現実表現法の開発、などの国際共同開発研究を行った。

研究成果

• [文献書誌] Y. Tamura: "Virtual Reality System for Comprehending Complex Phenomena"Prog. Theor. Phys. Suppl.. (印刷中). (2000)
• [文献書誌] T. Hayashi: "Nonlinear Simulation of Relaxation Phenomena in Spherical Tokamak"Chinese Phys. Lett. Suppl.. (印刷中). (2000)
• [文献書誌] Y. Tomita: "Particle Simulation on Plasma Detachment"J. Plasma Fusion Res.. (印刷中). (2000)
• [文献書誌] T.-H. Watanabe: "Nondissipative kinetic simulation and analytical solution of three-mode equations of the ion temperature gradient instability"Phys. Plasmas. 7・3. 984-990 (2000)
• [文献書誌] N. Mizuguchi: "Dynamics of spherical tokamak plasma on the internal reconnection event"Phys. Plasmas. 7・3. 940-949 (2000)
• [文献書誌] T.-H. Watanabe: "Modeling of magnetic island formation in magnetic reconnection experiment"Phys. Plasmas. 6・4. 1253-1257 (1999)
• [文献書誌] H. Nakamura: "Transport Coefficients of Indium Antimonide in a Magnetic Field"Jpn. J. Appl. Phys.. 38・10. 5745-5749 (1999)
• [文献書誌] A. Kageyama: "Dynamo efficiency and Beltrami flows in rectangular cells"Phys. Plasmas. 6・3. 771-776 (1999)
• [文献書誌] A. Kageyama: "Transitions of the Magnetic Intensity and Polarity Reversals in the Magnetohydrodynamic Dynamo"Phys. Rev. Lett.. 82・26. 5409-5412 (1999)
• [文献書誌] S. Ishiguro: "Open boundary particle simulation of electrostatic ion cyclotron instability"J. Plasma Phys.. 61・3. 407-414 (1999)
• [文献書誌] R. Horiuchi: "Three-dimensional Particle Simulation of Plasma Instabilities and Collisionless Reconnection in a Current Sheet"Phys. Plasmas. 6・12. 4565-4574 (1999)
• [文献書誌] R. Horiuchi: "Collisionless magnetic reconnection in the presence of external driving flow"J. Plasma Phys.. 61・3. 415-423 (1999)
• [文献書誌] S. Goto: "Passive scalar spectrum in isotropic turbulence : Prediction by the Lagrangian direct-interaction approximation"Phys. Fluids. 11・7. 1936-1952 (1999)
• [文献書誌] Y. Todo: "Nonlinear Simulation Study of Alfven Eigenmodes"J. Plasma Fusion Res.. 75・5. 567-571 (1999)
• [文献書誌] S. Fujiwara: "Molecular dynamics simulation of structure formation of short chain molecules"J. Chem. Phys.. 110・19. 9757-9764 (1999)
• [文献書誌] S. Fujiwara: "Molecular Dynamics Study of the Structural Formation of Short Chain Molecules : Structure and Molecular Mobility"Mol. Simul.. 21. 271-281 (1999)
• [文献書誌] T. Hayashi: "Self-Organizing Plasmas"Plasma Phys. Control. Fusion. 41・3. A229-A238 (1999)
• [文献書誌] K. Watanabe: "Simulation Studies on Grain Charging / Coagulation in Dusty Plasmas"J. Plasma and Fusion Res. SERIES. 2. 173-176 (1999)
• [文献書誌] 木田 重雄: "乱流力学"朝倉書店. 450 (1999)