研究課題
基盤研究(B)
本研究では、求心衝撃波に伴う界面の不安定性、すなわちリヒトマイヤー・メシュコフ不安定性(RMI)、とレーリー・テーラー不安定性(RTI)の非線形発展について、分子動力学(MD)シミュレーションを用いて、また渦生成の観点から理論的な解明を行った。得られた主な成果は以下のとおりである。1.大規模分子動力学流体シミュレーションプログラムの開発RMI, RTIなどのマクロな流体不安定性を扱うことのできる大規模MDプログラムを開発し、さらにネットワークで接続された複数のスーパーコンピュータを用いて大規模シミュレーションを効率よく行える最適化手法(動的領域分割手法)を開発した。開発した動的領域分割手法のスケーラビリティを720台の計算機を用いて確認し、またSUPER SINETで接続されたスーパーコンピュータにおいて不特定多数のユーザーが使用している環境での有効性を確認した。2.リヒトマイヤー・メシュコフ不安定性(RMI)の非線形発展MDシミュレーションにより、求心衝撃波に伴うマッハ衝撃波・マッハステム、あるいはリップル不安定性の形成を確認し、反射衝撃波に伴うRMI不安定性の非線形成長を明らかにした。またRMIを渦シートのダイナミックスとして扱う非線形理論(ただし、非圧縮性流体)を構築し、RMIで生じるバブルとスパイクの非線形成長率、ダブルスパイラル構造の密度の跳び、初期渦度などの依存性を明らかにした。3.レーリー・テーラー不安定性(RTI)の非線形発展MDシミュレーションにより、RTIで生じる渦の生成とそれに伴う粒子の異常拡散の存在を明らかにした。また、RTIの非線形発展で生じるバブルの漸近的振る舞いを記述する理論を構築し、バブルの曲率と非線形成長率について密度の跳びの依存性を明らかにした。
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