| 研究課題/領域番号 |
15K04756
|
|---|
| 研究機関 | 広島大学 |
|---|
研究代表者 |
三好 隆博 広島大学, 理学研究科, 助教 (60335700)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
|
| キーワード | 数値計算手法 / プラズマ物理学 / 磁気流体方程式 / 二流体方程式 |
|---|
| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、プラズマ流体力学モデルに対して磁場および／または電場に関するガウスの法則を厳密に満足する高次精度衝撃波捕獲法を研究開発し、次世代宇宙・天体プラズマシミュレーションの基盤となる数値解法を確立することにある。本研究では特に、理想磁気流体方程式および完全圧縮性電子・イオンプラズマ二流体方程式（以下、二流体方程式）について検討を行う。
本年度は主に、二流体方程式に対するシミュレーションコードの基盤整備に注力した。電子流体、イオン流体、およびマクスウェル方程式によって構成される二流体方程式は、振動解が得られるソース項を持つ双曲型偏微分方程式（双曲型釣合則）である。二流体方程式の保存則項については、流体方程式系に対してHLLC近似リーマン解法、マクスウェル方程式に対してLax法を基礎解法として適用し、WENO法およびWCNS法によって高次精度かつ安定な数値解法を実現した。一方、ソース項については、高周波の物理的な振動解を安定に解くため、時間に関して陰的な取り扱いが適切である。本年度は特に、二流体方程式の簡易的モデルとして振動型ソース項を持つ線形双曲型釣合則を導入し、Implicit-Explicit Runge-Kutta法、Semi-Implicit Runge-Kutta法等幾つかの部分的陰解法の評価を行った。
また、磁気流体方程式に対する数値解法の実証的研究として、高磁気レイノルズ数領域における磁気リコネクションに関する高精度磁気流体シミュレーションも進めた。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
磁気流体方程式に対する数値解法の研究開発については、概ね計画どおり進んでいる。一方、二流体方程式に対するシミュレーションコード基盤構築については、当初計画より若干遅れている。これは、二流体方程式の振動型ソース項に対する時間積分法が確立できていないためであった。しかし、二流体方程式の簡易的モデルを用いた基礎研究を本年度進めたことにより、ある程度の見通しは立ったと考える。
|
| 今後の研究の推進方策 |
二流体方程式に対するシミュレーションコード基盤構築について一部若干の遅れがあるものの、今後も本研究課題全体としては当初研究計画のとおり研究を推進していく。次年度は特に、ガウスの法則を厳密に満足し、かつ振動型ソース項を安定に取り扱える、二流体方程式に対する高次精度衝撃波捕獲法の開発を進める。合わせて、実証的研究に適当な物理課題についても情報収集、分析を進める。
|
