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2016 年度 実績報告書

結晶の界面運動の数理解析の新展開~時間発展途中の現象の解析~

研究課題

研究課題/領域番号 15H03632
研究機関芝浦工業大学

研究代表者

石渡 哲哉  芝浦工業大学, システム理工学部, 教授 (50334917)

研究分担者 矢崎 成俊  明治大学, 理工学部, 専任教授 (00323874)
木村 正人  金沢大学, 数物科学系, 教授 (70263358)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード界面ダイナミクス / 結晶界面 / 界面の挙動 / 自由境界問題 / 曲率 / 数値解析
研究実績の概要

研究期間2年目となる平成28年度においては、これまで得られた成果を積極的に発表しつつ、関連する研究者との交流を深め、初年度に引き続き平面内の界面運動,平面曲線の時間発展問題を中心に数理解析を進めた。主に行った研究は以下の通りである:(1)中谷宇吉郎によって物理的に考察されてきた氷負結晶の変形挙動の数学的正当化を行った。具体的には、微小結晶面が出ている非凸界面を許容多角形として扱い、有限時間における凸化定理を示し、論文投稿を行った。(2)非一様場における面積保存クリスタライン曲率流の定式化を行い、それに対する数値計算法を構築した。これは、(1)の中谷の実験にある温度勾配のある場における負結晶界面の変形挙動を理解するためのものであり、現在これの数学解析を進めている。(3)Hele-Shaw流れの基本解近似解法を用いた数値解析を行った。また、基本解近似解法の不変スキームについての提案を行った。(4)界面運動の数値計算法としてしばしば用いられる、符号付き距離関数を用いたthreshold-type アルゴリズムに関する収束定理を得た。
また、チェコのBenes氏らのグループなど内外の界面ダイナミクスの研究を活発に行っている研究者20名弱を招き、6月に研究合宿を行い集中的に議論を行った。更に、石渡・矢崎・木村が日本側主催者となっているチェコ・ポーランド・日本合同の応用数学のワークショップを9月にポーランドで開催し、ここにおいても界面運動の数学解析・数値解析に関する研究発表をすると共に関連する研究者と活発な交流を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究実績の概要にあるとおり、当初計画の内容だけでなく、そこから派生した問題についても研究が進んでおり、一部は論文の投稿も済ませている。

今後の研究の推進方策

現在進行中の研究については、鋭意研究を続ける。また、6月に石渡・木村・矢崎が主催者となって、界面ダイナミクス関連の研究合宿を行い、今後の方針の明確化をすると共に、関連する研究者らと情報交換を行う。また、夏以降国際会議等で積極的に成果発表を行い、研究活動を活発化させる。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 謝辞記載あり 1件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 7件、 招待講演 4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] On invariance of schemes in the method of fundamental solutions2017

    • 著者名/発表者名
      K. Sakakibara and S. Yazaki
    • 雑誌名

      Appl. Math. Lett.

      巻: 73 ページ: 16 - 21

    • DOI

      10.1016/j.aml.2017.04.018

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Blow-up Rates of Solutions of Initial-Boundary Value Problems for a Quasi-Linear Parabolic Equation2017

    • 著者名/発表者名
      K. Anada and T. Ishiwata
    • 雑誌名

      Journal of Differential Equations

      巻: 262 ページ: 181--271

    • DOI

      10.1016/j.jde.2016.09.023

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Shape optimization approach by traction method to inverse free boundary problems2017

    • 著者名/発表者名
      S. Shioda, A. U. Maharani, M. Kimura, H. Azegami, and K. Ohtsuka
    • 雑誌名

      Mathematical Analysis of Continuum Mechanics and Industrial Applications

      巻: - ページ: 111-123

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Method of fundamental solutions with weighted average condition and dummy points2017

    • 著者名/発表者名
      K. Sakakibara and S. Yazaki
    • 雑誌名

      JSIAM Letters

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Instability of a free boundary in a Hele-Shaw cell with sink/source and its parameter dependence2017

    • 著者名/発表者名
      H. Tani and S. Yazaki
    • 雑誌名

      JSIAM Letters

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Convergence of a threshold-type algorithm using the signed distance function2016

    • 著者名/発表者名
      K. Ishii and M. Kimura
    • 雑誌名

      Interfaces Free Boundaries

      巻: 18 ページ: 479-522

    • DOI

      10.4171/IFB/371

    • 査読あり
  • [学会発表] 界面現象に現れる移動境界の追跡法2017

    • 著者名/発表者名
      矢崎成俊
    • 学会等名
      日本数学会2016年度年会(応用数学分科会)
    • 発表場所
      首都大学東京
    • 年月日
      2017-03-27 – 2017-03-27
    • 招待講演
  • [学会発表] Behavior of polygonal curves by area-preserving crystalline curvature flow2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ishiwata
    • 学会等名
      The 1st UOG-SIT Research Workshop in Mathematics and Computer Science in Guam
    • 発表場所
      University of Guam, Guam (USA)
    • 年月日
      2017-02-24 – 2017-02-24
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Generalized hexagonal crystalline motion with facet collision and breaking and application to a snow flake model2017

    • 著者名/発表者名
      M. Kimura
    • 学会等名
      Emerging Developments in Interfaces and Free Boundaries
    • 発表場所
      Oberwolfach Research Institute for Mathematics, Germany
    • 年月日
      2017-01-22 – 2017-01-28
    • 国際学会
  • [学会発表] Phase field model for crack propagation and some applications2016

    • 著者名/発表者名
      M. Kimura
    • 学会等名
      Japan-Taiwan Joint Workshop on Numerical Analysis and Scientific Computation
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2016-11-26 – 2016-11-28
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Behavior of polygonal curves by area-preserving crystalline curvature flow2016

    • 著者名/発表者名
      T. Ishiwata
    • 学会等名
      Banach Center Conference ``Mathematics of Pattern Formation``
    • 発表場所
      Mathematical Research and Conference Center in Bedlewo, Poland
    • 年月日
      2016-09-12 – 2016-09-12
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Area-preserving crystalline curvature flow equation and analysis of vapor figure in ice block2016

    • 著者名/発表者名
      S. Yazaki
    • 学会等名
      Czech-Japanese-Polish seminar in applied mathematics 2016
    • 発表場所
      AGH University of Science and Technology, Krakow, Poland
    • 年月日
      2016-09-06 – 2016-09-16
    • 国際学会
  • [学会発表] Applications of a phasefield model for crack propagation2016

    • 著者名/発表者名
      M. Kimura
    • 学会等名
      WCCM XII&APCOM VI
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2016-07-24 – 2016-07-29
    • 国際学会
  • [学会発表] Unidirectional gradient flow and its application to a crack propagation model2016

    • 著者名/発表者名
      M. Kimura
    • 学会等名
      Variational Models of Fracture
    • 発表場所
      Banff International Research Startion, Canada
    • 年月日
      2016-05-08 – 2016-05-13
    • 国際学会
  • [図書] 界面現象と曲線の微積分2016

    • 著者名/発表者名
      矢崎成俊
    • 総ページ数
      232
    • 出版者
      共立出版

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公開日: 2018-01-16  

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