| 研究課題/領域番号 |
15K17799
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
小菅 佑輔 九州大学, 高等研究院, 助教 (00700296)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 乱流プラズマ / 位相空間乱流 / 亜臨界不安定性 / 流れ |
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| 研究実績の概要 |
本研究では運動論的効果が顕著となる位相空間プラズマ乱流を対象とし、位相空間プラズマ乱流が引き起こす諸現象（不安定性、混合あるいは輸送、流れの駆動など）を定式化し、実証研究への礎を築くことを目標としている。今年度の実績として、i)位相空間乱流による亜臨界不安定性の駆動機構の定式化を行い、ii)平行流れと流体的乱流との研究を進め、運動論的乱流展開への一歩を踏み出した。
i.) の研究では、磁化環状プラズマを対象とし、磁場に捕捉された粒子の歳差運動との共鳴に起因する位相空間乱流における亜臨界不安定性の定式化を行った。位相空間乱流が発達した場合に、線形安定なパラメタ領域で不安定性が亜臨界的に発生することを明らかにした。単一の位相空間構造が引き起こす不安定性との比較を行い、亜臨界不安定性の物理的機構として位相空間に生じた窪みが更に深まることが重要であることが明らかとなった。単一の構造による不安定性の方が乱流状態にある場合よりも亜臨界不安定性が発現しやすいことがわかり、数値実験での検証を行うための指針を得ることができた。
ii.)の研究では平行流れが駆動する乱流による輸送へのインパクトに関する結果を得た。すなわち平行流れが発現する場合には密度勾配を遡る輸送成分を作り出す働きがあり、環状プラズマの周辺領域で重要となる可能性を指摘した。また渦粘性への効果を見積り、粒子分布と平行流分布に差異が生じる原因として重要となることを報告した。
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| 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
当初の計画として、初年度では単純なモデルとして捕捉イオン乱流を対象とし、流れや複雑な磁場形状を含まない解析を進めることになっている。本年での研究成果として、亜臨界不安定性に対するインパクトを調査することができた。単純化された系であるが、位相空間乱流が引き起こす亜臨界不安定性のエッセンスとして、異種粒子との散逸や、非相関過程による安定化などの効果を見出すことができている。数値実験を進めて行くための指針として単一の構造を初期的に与えることが重要なのではないかとの知見も得ることができた。また、次年度以降に予定をしている流れの効果についても、流体的乱流との相互作用に関する研究を始めている。次年度以降の研究への準備を進めることができた。これらの成果を受け、おおむね順調に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の推進方策としては、実験による位相空間乱流効果の実証を目指す。特に、位相空間乱流と流れに着目した観測法を考案する。流体乱流の統計成分と流れとの結合が報告されている。これを位相空間乱流の場合に拡張し、レーザー蛍光誘起法で得られたデータの解析へと踏み込む。
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