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2015 年度 実施状況報告書

電磁プラズマ流体シミュレーションの共通数値解法の開発:MHDから多流体まで

研究課題

研究課題/領域番号 15K13572
研究機関名古屋大学

研究代表者

梅田 隆行  名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 講師 (40432215)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードプラズマ・核融合 / 宇宙科学 / ハイパフォーマンス・コンピューティング / 超高層物理学
研究実績の概要

電磁流体プラズマシミュレーションと運動論プラズマシミュレーションとの間で生じる計算結果の違いに着目し、運動論方程式であるブラソフ方程式から流体方程式を導く過程で近似・消失した項について確認した。また、これらの項について、ケルヴィン・ヘルムホルツ不安定性の第一原理運動論ブラソフシミュレーションから近似や無視の妥当性について直接評価を行った。この結果、過去に行われた有限ラーモア半径効果を取り入れたMHDシミュレーションに代表される、電磁流体の運動方程式における圧力テンソルを考慮しただけの流体シミュレーションでは、運動論シミュレーション結果を再現するに至らず、スカラ量として解いているエネルギーの発展方程式においても、圧力をテンソルとして解く必要があるという示唆を得た。またこの結果をもとに、エネルギーの発展方程式に有限ラーモア半径効果を取り入れた電磁流体プラズマコードや、エネルギーをテンソルとして解く新しい電磁流体プラズマコードの開発に着手した。
レイリー・テイラー不安定性について、非MHD効果がどのように聞くのかを調べるために、新たに第一原理運動論ブラソフシミュレーションを開始した。計算パラメータをMHD効果のみの場合、Hall効果が効く場合、ジャイロ運動効果が効く場合の3通りに設定し、計算がおおむね終了した。次年度よりデータ解析を開始する。

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

提案していた手法をそのまま用いた場合に、磁場を考慮した場合に生じる数値振動がうまく回避できないため、電磁流体プラズマコード開発自体に遅れが生じている。

今後の研究の推進方策

計算精度をある程度保ちつつ数値振動の抑制に成功している近年のHLLD型解法やセミディスクリート中心解法で用いられている人工粘性を参考しつつ、計算手法の改良に努める。

次年度使用額が生じた理由

プログラム開発が思うように進まず、国内外の連携研究者や研究協力者との打ち合わせが十分に行えなかった。

次年度使用額の使用計画

国内外の連携研究者や研究協力者との打ち合わせ及び、これまでに得ている成果の発表を行うため、旅費に使用する。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち謝辞記載あり 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Note on one-fluid modeling of low-frequency Alfvenic fluctuations in a solar wind plasma with multiion components2015

    • 著者名/発表者名
      Nariyuki, Y., T. Umeda, T. K. Suzuki, and T. Hada
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 22 ページ: 124502,1-4

    • DOI

      10.1063/1.4936798

    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] Ion kinetic effects to nonlinear processes of the Kelvin-Helmholtz instability2015

    • 著者名/発表者名
      梅田 隆行, 上野 悟志, 中村 琢磨
    • 学会等名
      第138回地球電磁気・地球惑星圏学会
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2015-11-01 – 2015-11-01
  • [学会発表] レイリー・テイラー不安定性のブラソフシミュレーション2015

    • 著者名/発表者名
      和田 泰尚, 梅田 隆行, 町田 忍
    • 学会等名
      第138回地球電磁気・地球惑星圏学会
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2015-11-01 – 2015-11-01
  • [学会発表] Hybrid parallelization of hyper-dimensional Vlasov code with OpenMP loop collapse directive2015

    • 著者名/発表者名
      Umeda, T., and K. Fukazawa
    • 学会等名
      International Conference on Parallel Computing (ParCo) 2015
    • 発表場所
      Edinburgh, United Kingdom
    • 年月日
      2015-09-02 – 2015-09-02
    • 国際学会
  • [学会発表] Ion kinetic effects to nonlinear processes of the Kelvin-Helmholtz instability2015

    • 著者名/発表者名
      Umeda, T., S. Ueno, and T. K. M. Nakamura
    • 学会等名
      Asia Oceania Geosciences Society (AOGS) 12th Annual Meeting
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2015-08-04 – 2015-08-04
    • 国際学会
  • [学会発表] Vlasov simulation of the Rayleigh-Taylor instability2015

    • 著者名/発表者名
      Wada, Y., T. Umeda, and S. Machida
    • 学会等名
      Asia Oceania Geosciences Society (AOGS) 12th Annual Meeting
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2015-08-04 – 2015-08-04
    • 国際学会
  • [学会発表] Ion kinetic effects to nonlinear processes of the Kelvin-Helmholtz instability2015

    • 著者名/発表者名
      Umeda, T., S. Ueno, and T. K. M. Nakamura
    • 学会等名
      26th General Assembly of the International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG)
    • 発表場所
      Prague, Czech Republic
    • 年月日
      2015-06-27 – 2015-06-27
    • 国際学会
  • [学会発表] ケルビン・ヘルムホルツ不安定性におけるイオンジャイロ運動効果2015

    • 著者名/発表者名
      梅田 隆行, 上野 悟志, 中村 琢磨
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2015年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ
    • 年月日
      2015-05-24 – 2015-05-24
  • [学会発表] レイリー・テイラー不安定性のブラソフシミュレーション2015

    • 著者名/発表者名
      和田 泰尚, 梅田 隆行, 上野 悟志, 町田 忍
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2015年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ
    • 年月日
      2015-05-24 – 2015-05-24
  • [学会発表] Ion kinetic effects to nonlinear processes of the Kelvin-Helmholtz instability2015

    • 著者名/発表者名
      Umeda, T., S. Ueno, and T. K. M. Nakamura
    • 学会等名
      European Geosciences Union (EGU) General Assembly 2015
    • 発表場所
      Vienna, Austria
    • 年月日
      2015-04-14 – 2015-04-14
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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