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2017 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3年目となる平成29年度においては、主に下記の研究を行った:
(1) 面積保存クリスタライン曲率流方程式を用いたモデリングとその数値計算法を提示した.特に,任意の有限回で止めても面積が保存する反復法を提案できたことは有益である.(2) 曲率流方程式に現れるタイプ2爆発解について、数値的にblow-up rateを推定する方向を構築し、それにより従来限定的に証明されていた重対数型の加速項をもつ爆発解が多くみられることを数値的に確認した。(3) 外力項をもつクリスタライン曲率流方程式について、ウルフ図形が簡単な場合にセパラトリクスを具体的に求め、解構造を完全に決定したた。現在、一般の場合についての研究を推進中である。(4) 変分構造を利用した界面発展方程式の解析と数値解析の研究をすすめた。特に,水蒸気の拡散を考慮した雪の結晶成長について,数値シミュレーションを中心とした数理モデルの改良を行った。(5) 界面運動の数値計算の際にしばしば現れる拡散場の計算に用いられる基本解近似解法(代用電荷法)についての数学的考察を進めた。これにより、不変スキームの作成法について提案した.基本解をもつような作用素に対して適用できる極めて汎用性と実用性の高い方法である.(6) 界面運動の1つであるヘレ・ショウ流れについて考察し、吸い込みと湧き出しを持つ場合について移動境界の不安定性のパラメータ依存について解析した.
また、界面ダイナミクスの研究を行っている研究者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、7月末の国際研究集会Equadiffにおいて、石渡およびBenes氏、矢崎氏が界面ダイナミクスについてのセッションを企画し、研究発表するとともに関連する内外の研究者と議論を行った。その他内外の学会等で研究発表を行った。

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ように、当初計画していたことだけでなく、そこから派生して出てきた発展的課題についても成果を残しており、内外の学会等で発表、論文化を行っているため。

今後の研究の推進方策

研究期間の最終年になる2018年度は、これまでの研究をまとめ更に内外の学会等で発表を行う。また、7月には研究代表者の石渡、分担者の木村・矢崎が共にオーガナイザーとなって日本および中欧のチェコおよびスロバキアを中心とする界面ダイナミクスの研究者を集め国際研究集会を開催する予定である。ここにおいて、本研究課題のこれまでの成果を発表しつつ、これからの展開についても議論する予定である。

  • 研究成果

    (31件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 9件、 招待講演 23件)

  • [雑誌論文] A numerical method of estimating blow-up rates for nonlinear evolution equations by using rescaling algorithm2018

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

      Japan J. Indust. Appl. Math.

      巻: 35 ページ: 33 - 47

    • DOI

      10.1007/s13160-017-0273-9

    • 査読あり
  • [雑誌論文] クリスタライン運動の数理 -- 空像変形現象と面積保存クリスタライン曲率流方程式2018

    • 著者名/発表者名
      石渡哲哉 矢崎成俊
    • 雑誌名

      応用数理

      巻: 28 ページ: 3 - 10

  • [雑誌論文] Structure-preserving numerical scheme for a generalized area-preserving crystalline curvature flow2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ishiwata and S. Yazaki
    • 雑誌名

      Computer Methods in Matericals Science

      巻: 17 ページ: 122 - 135

    • 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 Lett.

      巻: 9 ページ: 41 - 44

    • DOI

      10.14495/jsiaml.9.41

    • 査読あり
  • [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 Lett

      巻: 9 ページ: 37 - 40

    • DOI

      10.14495/jsiaml.9.37

    • 査読あり
  • [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
  • [学会発表] Interface motion and singularities2018

    • 著者名/発表者名
      T. Ishiwata
    • 学会等名
      Mini-Workshop 2018 on Nonlinear phenomena, Modeling, PDEs and Simulation
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Numerical approach of estimating blow-up rate using the scale invariance2018

    • 著者名/発表者名
      T. Ishiwata
    • 学会等名
      International Conference on Nonlinear Analysis and its Applications
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 外力付曲率流方程式の解の挙動についての考察2018

    • 著者名/発表者名
      石渡哲哉
    • 学会等名
      軽井沢グラフと解析研究集会 「非線形現象の数理解析」セッション
    • 招待講演
  • [学会発表] リスケーリング・アルゴリズムによる爆発レートの数値的推定について2018

    • 著者名/発表者名
      石渡哲哉
    • 学会等名
      北陸応用数理研究会2018
    • 招待講演
  • [学会発表] A phase field model for crack propagation and some applications2018

    • 著者名/発表者名
      Masato Kimura
    • 学会等名
      Applied Analysis Seminar, Louisiana State University
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 時間発展する曲線の数値計算法2018

    • 著者名/発表者名
      矢崎成俊
    • 学会等名
      明治非線型数理セミナーone day workshop
    • 招待講演
  • [学会発表] 曲線追跡法について2018

    • 著者名/発表者名
      矢崎成俊
    • 学会等名
      京都大学応用数学セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 動く曲線の運動とその数値計算、ここ四半世紀2018

    • 著者名/発表者名
      矢崎成俊
    • 学会等名
      曲率流勉強会, 東北大AIMR
    • 招待講演
  • [学会発表] Numerical estimates of blow-up rate of solutions to some ordinary/partial differential equations with scale invariance2018

    • 著者名/発表者名
      T. Ishiwata
    • 学会等名
      Seminar at Czech Technical Univerisity in Prague
    • 招待講演
  • [学会発表] Motion by crystalline curvature of polygonal curves2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ishiwata
    • 学会等名
      Equadiff 2017, MS-14
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mathematical and numerical studies on the blow-up rate to a quasi-linear parabolic equation2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ishiwata
    • 学会等名
      Equadiff 2017, MS-20
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ある準線形放物型方程式および遅延微分方程式の爆発解について2017

    • 著者名/発表者名
      石渡哲哉
    • 学会等名
      東北大学 応用数学セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 曲線短縮方程式の解に現れる特異性について2017

    • 著者名/発表者名
      石渡哲哉
    • 学会等名
      界面現象の数理・モデリング研究合宿2017
    • 招待講演
  • [学会発表] Analysis of unidirectional diffusion equation and its gradient flow structure2017

    • 著者名/発表者名
      Masato Kimura
    • 学会等名
      The 42nd Sapporo Symposium on Partial Differential Equations
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Hexagonal crystal growth model with singularities2017

    • 著者名/発表者名
      Masato Kimura
    • 学会等名
      Free Boundary Problems and Nonlinear PDEs
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Unidirectional diffusion equation and application to crack growth models2017

    • 著者名/発表者名
      Masato Kimura
    • 学会等名
      Karlstad Applied Analysis Seminar
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 滑らかな曲線の運動と折れ線の運動:離散版か離散化か2017

    • 著者名/発表者名
      矢崎成俊
    • 学会等名
      界面現象の数理・モデリング研究合宿2017
    • 招待講演
  • [学会発表] Direct approaches for tracking the moving boundary arising in interfacial phenomena2017

    • 著者名/発表者名
      S. Yazaki
    • 学会等名
      Session "Moving boudaries and complex phenomena II", Equadiff 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A simple and fast numerical method for solving flame evolution equations2017

    • 著者名/発表者名
      矢崎成俊
    • 学会等名
      Qualitative theory on nonlinear partial differential equations
    • 招待講演
  • [学会発表] 界面の不安定化とそれを制御する界面運動方程式について2017

    • 著者名/発表者名
      矢崎成俊
    • 学会等名
      MIMS現象数理学拠点 共同研究集会「火災における不安定性の数理」
    • 招待講演
  • [学会発表] ヘレ・ショウ流れ,結晶成長,紙の燃焼に対する境界追跡法について2017

    • 著者名/発表者名
      矢崎成俊
    • 学会等名
      RIMS研究集会
    • 招待講演
  • [学会発表] 動く曲線の数値計算2017

    • 著者名/発表者名
      矢崎成俊
    • 学会等名
      IPA Math 2017
    • 招待講演
  • [学会発表] 動く曲線の運動、ここ四半世紀2017

    • 著者名/発表者名
      矢崎成俊
    • 学会等名
      第1回松江数理生物学・現象数理学ワークショップ
    • 招待講演
  • [学会発表] スケール不変性を利用した爆発レートの数値的推定について2017

    • 著者名/発表者名
      石渡哲哉
    • 学会等名
      日本数学会秋季総合分科会 応用数学分科会
  • [学会発表] Maxwell-Zener 粘弾性モデルの勾配流構造とその数値解法2017

    • 著者名/発表者名
      木村正人
    • 学会等名
      日本応用数理学会2017年度年会

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公開日: 2018-12-17  

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