| 研究課題/領域番号 |
17K05371
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| 研究機関 | 大阪市立大学 |
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研究代表者 |
松岡 千博 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 教授 (10270266)
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| 研究分担者 |
西原 功修 大阪大学, レーザー科学研究所, 名誉教授 (40107131)
平出 耕一 愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 准教授 (50181136)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 渦層 / バルク渦 / 界面間相互作用 / 密度非一様性 |
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| 研究実績の概要 |
この年度では、渦層界面の応用として、流体・プラズマ中に生じるバルク渦と界面間相互作用、界面－界面相互作用（複数界面の運動）の数理モデルの作成および、構成したモデル方程式の数値計算を行った。例として、リヒトマイヤー・メシュコフ不安定性と呼ばれる、密度非一様性のあるプラズマ中における界面不安定性に関して計算した。その結果、線形段階では、バルク渦の存在が界面不安定性を抑える効果のあり、非線形段階では、スパイクと呼ばれる界面の先端部分の成長がより増幅されることがわかった。
また、同不安定性において、界面間相互作用も計算した。これは、多層界面と呼ばれるものの一例で、密度が異なる３層以上の流体に関して計算されたのは、本研究がはじめてである。構成された数理モデルを数値計算した結果、最初離れていた２つの界面は互いに接近し、最終的にはほとんど合体して非常に複雑な界面を形成することがわかった。これは双子の竜巻の合体現象等への応用が期待できる。
上記のバルク渦－界面相互作用はinvited paperとして下記1に、界面－界面相互作用は下記2に上梓されている。どちらも高いimpact factorを誇るプラズマ（1）、流体（2）分野を代表する専門誌である。
1. C. Matsuoka, K. Nishihara and F. Cobos-Campos, Phys. Plasmas, Vol. 27, 112301_1-10 (2020).
2. C. Matsuoka, Phys. Fluids, Vol. 32, 102109_1-14 (2020).
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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
当初の研究目標はおおむね達成できている。2020年度は合計４本の学術論文を上梓することができ、そのすべてにおいて本研究の代表者が筆頭著者となっている。そのうち３本は非常にimpact factorの高い、分野を代表する学術誌である。また、次年度以降に着手予定の、プラズマ、流体中に生じる多層界面の数理モデルの作成とその数値計算への導入がスムーズにいくような研究結果も出せるようになってきた。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、複数界面における界面間相互作用や、３次元流体への拡張を考えている。特に、ベルトラミ流と呼ばれる、らせん構造をもった界面について、磁場を入れた場合(MHD flow)に、磁場の強さがどうなるか、また界面の非線形発展がどのようになるかを計算したいと考えている。ベルトラミ流では、非常に強い磁場が生成されるという予測がなされており、それがどこまで正しいかを今後の研究で検証していきたい。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
COVID-19による緊急事態宣言の発令で当初参加を計画していた国際会議が中止となり、海外旅費の使用額がゼロになったことや、国内の研究集会もすべてオンラインとなり、国内旅費の使用額もゼロだったため、これらを物品等の購入に振り向ける必要が生じた。そのため、次年度使用額が発生した。次年度では旅費計上分を物品費等に変えて使用予定である。
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