• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2018 年度 実績報告書

興奮系反応拡散方程式におけるパルス波の渋滞現象

研究課題

研究課題/領域番号 15K17594
研究機関明治大学

研究代表者

池田 幸太  明治大学, 総合数理学部, 専任准教授 (50553369)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード数学基礎 / 応用数学一般 / 中心多様体縮約 / 自己駆動粒子
研究実績の概要

これまでの研究で整備した中心多様体理論により、モデル方程式を縮約し、樟脳船の集団運動に関する運動方程式を導出した。また、解析やシミュレーションにより渋滞現象を再現できることを示した。さらに、樟脳船に対する縮約方程式と、自動車に対するモデル方程式として知られるOVモデルにおける解の振る舞いを比較することで、定性的に等しい部分と異なる部分が存在することを確認した。
まず、粒子数密度の増加により一様流が不安定化することで渋滞相が出現することが分かった。また、粒子数密度に対する流量を計算することで、いわゆる基本図を得た。これらの結果は、樟脳船と自動車の渋滞現象の類似性を示唆している。一方、分岐解追跡ソフトフェアであるAUTOと用いることで両者の相違点が明確になった。OVモデルに現れる渋滞相では、速度が相対的に低い部分は必ず1カ所にまとまることが示唆される。一方、縮約方程式ではそのような箇所は複数現れる。以上の結果をまとめた論文に関して、雑誌掲載の受理が決定している。
興奮系の反応拡散方程式系におけるパルス波の集団運動は、各パルス波を特徴付ける遷移層の運動と相互作用を引き起こす外部場によって表現される。集団運動に現れる振動現象を解析することを目的として、この系に適用できる縮約理論の構築に取り組んだ。まず、パルス波が1つだけ存在する場合で解が十分進行波解に近い状態を想定し、中心多様体縮約を形式的に適用したところ、シミュレーションでの観察結果を再現できる縮約方程式は得られなかった。次に、フーリエ級数展開を利用した縮約方程式の導出を試みたが、現在までに振動現象を再現できる方程式の導出には至っていない。以上により、先行研究で知られている手法では遷移層の振動現象を解析するには不十分であることが分かった。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Bifurcation structure of a car-following model with nonlinear dependence on the relative velocity2018

    • 著者名/発表者名
      Akiyasu Tomoeda, Tomoyuki Miyaji, Kota Ikeda
    • 雑誌名

      Transportmetrica A: Transport Science

      巻: 14 ページ: 503--519

    • 査読あり
  • [学会発表] 池田幸太, 宮路 智行, 北畑 裕之, 小谷野 由紀, 義永 那津人2018

    • 著者名/発表者名
      単一自己駆動粒子モデルにおける準周期的な運動と振動運動の関係性
    • 学会等名
      第28回非線形反応と協同現象研究会
  • [学会発表] Kota Ikeda, Shin-Ichiro Ei, Masaharu Nagayama, Akiyasu Tomoeda2018

    • 著者名/発表者名
      Reduction approach to a reaction-diffusion system for collective motions of camphor boats
    • 学会等名
      Seminar on Sorbonne Universit
  • [学会発表] 池田 幸太, 栄 伸一郎, 友枝 明保, 長山 雅晴2018

    • 著者名/発表者名
      デルタ関数を伴う反応拡散モデルにおける中心多様体縮約理論の構築
    • 学会等名
      第一回はこだて数理解析研究集会
  • [学会発表] 池田 幸太, 宮路 智行, 北畑 裕之, 小谷野 由紀, 義永 那津人2018

    • 著者名/発表者名
      単一自己駆動粒子が呈する準周期的な運動の数理解析
    • 学会等名
      日本応用数理学会2018年度年会
  • [学会発表] 池田幸太, 宮路 智行, 北畑 裕之, 小谷野 由紀, 義永 那津人2018

    • 著者名/発表者名
      単一自己駆動粒子が呈する準周期的な運動の数理解析
    • 学会等名
      札幌非線形現象研究会2018
  • [学会発表] Kota Ikeda, Shin-Ichiro Ei, Masaharu Nagayama, Akiyasu Tomoeda2018

    • 著者名/発表者名
      Reduction approach to a reaction-diffusion system for collective motions of camphor boats
    • 学会等名
      The 12th AIMS Conference on Dynamical Systems, Differential Equations and Applications
    • 国際学会
  • [学会発表] Kota Ikeda, Hiroyuki Kitahata, Yuki Koyano, Tomoyuki Miyaji, Natsuhiko Yoshinaga2018

    • 著者名/発表者名
      Quasi-Periodic Solution in a Dynamical System for the Motion of a Single Particle
    • 学会等名
      The 12th AIMS Conference on Dynamical Systems, Differential Equations and Applications
    • 国際学会

URL: 

公開日: 2019-12-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi