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2017 年度 実績報告書

雪氷現象に現れる移動境界問題の数理解析

研究課題

研究課題/領域番号 16H03953
研究機関明治大学

研究代表者

矢崎 成俊  明治大学, 理工学部, 専任教授 (00323874)

研究分担者 石渡 哲哉  芝浦工業大学, システム理工学部, 教授 (50334917)
木村 正人  金沢大学, 数物科学系, 教授 (70263358)
長島 和茂  明治大学, 理工学部, 専任教授 (70339571)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード空像 / クリスタライン / ヘレ・ショウ流れ / 基本解近似解法 / タイプ2爆発 / 塩水中の結晶成長 / 変分構造 / 雪の結晶成長
研究実績の概要

以下のトピックスについて研究が推進された.
(1)空像(負結晶)の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)円板上のラプラス問題に対する基本解近似解法による近似解の一意存在性と指数的収束性について提示した.(3)吸い込みと湧き出しを持つヘレ・ショウ流れの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.(4)基本解近似解法(代用電荷法)の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.(
5)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.構築した方法は,スケール不変性をもつ方程式系に広く適用でき,今後の展開が期待できる.(6)外力項をもつクリスタライン曲率流方程式について,簡単な場合に不安定定常解へ収束する安定多様体を具体的に求めた.現在,一般の場合についての研究を推進中である.(7)温度変動する塩水中における氷結晶の個体数変動や形状に着目して実験的に研究した.(8)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.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初の計画通りの進展に加えて,予想外の嬉しい副産物が得られ,また新たに解決すべき課題が見えてきたから.

今後の研究の推進方策

計画通りに研究を推進していく.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件)

  • [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 Materials 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 / オープンアクセス
  • [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 / オープンアクセス
  • [雑誌論文] On invariance of schemes in the method of fundamental solutions2017

    • 著者名/発表者名
      Sakakibara Koya, Yazaki Shigetoshi
    • 雑誌名

      Applied Mathematics Letters

      巻: 73 ページ: 16~21

    • DOI

      10.1016/j.aml.2017.04.018

  • [雑誌論文] A numerical method of estimating blow-up rates for nonlinear evolution equations by using rescaling algorithm2017

    • 著者名/発表者名
      Anada Koichi、Ishiwata Tetsuya、Ushijima Takeo
    • 雑誌名

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics

      巻: 35 ページ: 33~47

    • DOI

      10.1007/s13160-017-0273-9

  • [学会発表] THFハイドレート中への塩水の取り込みおよび温度勾配下での脱塩過程2018

    • 著者名/発表者名
      長島和茂、石崎理
    • 学会等名
      日本化学会 第98春季年会、日本大学理工学部 船橋キャンパス
  • [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(京都大学数理解析研究所)
    • 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 organizer and talk: Moving boudaries and complex phenomena II, Equadiff 2017 at Slovak University of Technology in Bratislava
    • 国際学会 / 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
      Minisymposium MS-14 ``Moving boundaries and complex phenomena I'', Equadiff 2017, Slovak University of Technology in Bratislava, Bratislava, Slovakia
    • 国際学会 / 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, Hokkaido University
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-12-17  

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