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2007 年度 研究成果報告書概要

数理流体力学に現れる解の爆発問題・特異摂動問題の研究

研究課題

研究課題/領域番号 17204008
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 数学一般(含確率論・統計数学)
研究機関京都大学

研究代表者

岡本 久  京都大学, 数理解析研究所, 教授 (40143359)

研究分担者 木村 芳文  名古屋大学, 大学院・多元数理科学研究科, 教授 (70169944)
東海林 まゆみ  日本女子大学, 理学部, 教授 (10216161)
坂上 貴之  北海道大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (10303603)
松尾 宇泰  東京大学, 情報理工学研究科, 准教授 (90293670)
上田 肇一  京都大学, 数理解析研究所, 助教 (00378960)
研究期間 (年度) 2005 – 2007
キーワードNavier-Stokes equations / vortex dynamics / blow-up / double exponential transform / fluid mechanics / singular perturbation / point vortex
研究概要

本研究の一番の成果はナヴィエ・ストークス方程式およびその類似の方程式において移流項が解の爆発を防いでいるという命題が広く成り立つことを示したことである。また、De Gregorio方程式はProudman-Johnson方程式に様々な未解決問題が潜んでいて、それらが、ある意味で統一的に解の爆発問題を構成していることが判明した。Proudman-Johnson方程式に関する爆発問題のうち、パラメータが小さい時には爆発が起きないことを証明した。さらに、非線形熱方程式の解の爆発問題の差分近似が収束することを証明した。中川の理論を大幅に改良し、パラメータチューニングに依存しないことも証明した。その波動方程式への適用も進行中である。
大浦拓哉はIMT型積分公式を改良してDE型公式と同じ漸近誤差評価が成り立つことを証明した。上田肇一は反応各山系に見られる進行パルスに摂動が加わったときの散乱ダイナミクスを研究した。そして3種類以上の散乱ダイナミクスを新たに発見した。これらはある種の常微分方程式を使って説明できることもわかった。木村芳文は流体中に安定な密度成層が存在する場合を考え、その密度成層乱流の特徴を大規模数値計算を使って解明した。また、渦糸による乱流輸送の問題なども進展させた。東海林まゆみは物体が移動するときに、周りを囲んでいる流体中の粒子がどう拡販されるかを考察し、様々な流れパターンを計算した。坂上貴之は球面上の渦点を考察し、様々な臼配列の安定性・不安定性を決定した。また、4点渦を使って、自己相似でない解の衝突が存在することを示した。松尾宇泰は離散変分法を離散偏導関数法に拡張し、新しいエネルギー保存スキームを導いた。そしてそれをCamassa-Holm方程式などに応用した。

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2008 2007 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (17件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (5件) 図書 (4件)

  • [雑誌論文] An IMT-type quadrature formula with the same asymptotic performance as the DE formula2008

    • 著者名/発表者名
      T. Ooura
    • 雑誌名

      J. Comput. Appl. Math. 213

      ページ: 232-239

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An IMT-type quadrature formula with the same asymptotic performance as the DE formula2008

    • 著者名/発表者名
      T., Ooura
    • 雑誌名

      J. Comput. Appl. Math 213

      ページ: 232-239

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] On the finite difference approximation for a parabolic blow-up problem2007

    • 著者名/発表者名
      H. Okamoto with C. -H. Cho, S. Hamada
    • 雑誌名

      Japan J. Indut. Appl. Math. 24

      ページ: 131-160

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The pole dynamics of rational solutions of the viscous Burgers equation2007

    • 著者名/発表者名
      B. Deconinck, Y. Kimura & H. Segur
    • 雑誌名

      J. Phys A: Math. Theor. 40

      ページ: 5459-5467

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 査読あり
  • [雑誌論文] New Conservative Schemes with Discrete Variational Derivatives for Nonlinear Wave Equations2007

    • 著者名/発表者名
      T. Matsuo
    • 雑誌名

      J. Comput. Appl. Math. 203

      ページ: 32-56

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On the finite difference approximation for a parabolic blow-up Problem2007

    • 著者名/発表者名
      H., Okamoto, with C., H., Cho, S., Hamada
    • 雑誌名

      Japan J. Indut. Appl. Math 24

      ページ: 131-160

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] The pole dynamics of rational solutions of the viscous Burgers Equation2007

    • 著者名/発表者名
      B., Deconinck, Y., Kimura, H., Segur
    • 雑誌名

      J. Phys A : Math. Theor 40

      ページ: 5459-5467

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] New Conservative Schemes with Discrete Variational Derivatives for Nonlinear Wave Equations2007

    • 著者名/発表者名
      T., Matsuo
    • 雑誌名

      J. Comput. Appl. Math 203

      ページ: 32-56

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Uniqueness of the exact solutions of the Navier-Stokes equations having null nonlinearity2006

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Okamoto with Sun-Chul Kim
    • 雑誌名

      Proc. R. Soc. Edinburgh 136A

      ページ: 1303-1315

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Invariant dynamical systems embedded in the N-vortex problem on a sphere with pole vortices2006

    • 著者名/発表者名
      T. Sakajo
    • 雑誌名

      Physica D. 217

      ページ: 142-152

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A GBDF Approach for Designing Conservative or Dissipative Schemes of Any High-Order, Proceedings of the Seventh China-Japan Seminar on Numerical Mathematics2006

    • 著者名/発表者名
      Takayasu, Matsuo
    • 雑誌名

      Science Press, Beijing

      ページ: 85-98

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Breathing scatters in dissipative systems2006

    • 著者名/発表者名
      K. Ueda with T. Teramoto and Y. Nishiura
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical Physics Supplement 161

      ページ: 364-367

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Uniqueness of the exact solutions of the Navier-Stokes equations having null nofilinearity2006

    • 著者名/発表者名
      Hisashi, Okamoto, with, Sun-Chul, Kim
    • 雑誌名

      Proc. R. Soc. Edinburgh 136

      ページ: 1303-1315

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Invariant dynamical systems embedded in the N-vortex problem on a sphere with pole vortices2006

    • 著者名/発表者名
      T., Sakajo
    • 雑誌名

      Physica D 217

      ページ: 142-152

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Breathing scatters in dissipative systems2006

    • 著者名/発表者名
      K., Ueda, with, T., Teramoto, Y., Nishiura
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical Physics Supplement 161

      ページ: 364-367

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Efficient topological chaos embedded in the blinking vortex system2005

    • 著者名/発表者名
      E. Kin and T. Sakajo
    • 雑誌名

      Chaos 15

      ページ: 023-111

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Invariant dynamical systems embedded in the N-vortex problem on a sphere with pole vortices2005

    • 著者名/発表者名
      E., Kin, T., Sakajo
    • 雑誌名

      Chaos 15

      ページ: 023-111

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [学会発表] Solution of Partial Differential Equations on the Sphere2007

    • 著者名/発表者名
      坂上 貴之
    • 学会等名
      A fast tree-code algorithm for point-vortex interactions on a sphere
    • 発表場所
      Exeter United Kingdom
    • 年月日
      2007-09-27
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] Construction of Galerkin schemes that retain energy dissipation or conservation property2007

    • 著者名/発表者名
      松尾 宇泰
    • 学会等名
      International Council for Industrial and Applied Mathe matics
    • 発表場所
      Universitat Zurich
    • 年月日
      2007-07-16
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] Construction of Galerkin schemes that retain energy dissipation or conservation property2007

    • 著者名/発表者名
      Takayasu, Matsuo
    • 学会等名
      International Council for Industrial and Applied Mathematics
    • 発表場所
      Universitat Zurich
    • 年月日
      2007-07-16
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [学会発表] A remark on continuous nowhere differentiable functions2006

    • 著者名/発表者名
      岡本 久
    • 学会等名
      国際会議「Fractal 2006」
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2006-09-04
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] A remark on continuous nowhere differentiable functions2006

    • 著者名/発表者名
      Hisashi, Okamoto
    • 学会等名
      Fractal 2006
    • 発表場所
      Kyoto University
    • 年月日
      2006-09-04
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [図書] ナヴィエ・ストークス方程式の数理2008

    • 著者名/発表者名
      岡本 久
    • 出版者
      東大出版会(近日刊)
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [図書] Mathematics of the Navier-Stokes equations2008

    • 著者名/発表者名
      Hisashi, Okamoto
    • 出版者
      University of Tokyo Press(to appear)
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [図書] The continuous Euler transforms and their computation2008

    • 著者名/発表者名
      Takuya, Ooura
    • 出版者
      Asakura Publishing, Co., Ltd.(to appear)
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [図書] 連続オイラー変換とフーリエ変換の計算法

    • 著者名/発表者名
      大浦 拓哉
    • 出版者
      朝倉書店(出版確定)
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より

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公開日: 2010-02-04  

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