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2019 年度 実績報告書

非圧縮流体の力学的諸問題の数理的研究

研究課題

研究課題/領域番号 18H01137
研究機関学習院大学

研究代表者

岡本 久  学習院大学, 理学部, 教授 (40143359)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード水面波の解析 / ナヴィエ・ストークス方程式
研究実績の概要

ウィーン大学のヘルマン教授と共同で、Fornberg-Whitham方程式の数値解析を行った。同方程式は解の中に不連続性が現れることが予想されているが、その決定的とも言える数値例を計算できた。また、同方程式の弱解の存在はここで初めて証明できた。この結果はさらに複雑な偏微分方程式にも使えそうで、応用を考えているところである。
京都大学准教授の宮地智行氏と共同で、Proudman-Johnson 方程式の解が高レイノルズ数の場合に単峰となることを証明した。これは2次元ナヴィエ-ストークス方程式の解が高レイノルズ数の場合に大規模な渦が発生することの、ある意味で傍証とも解釈できる結果である。証明には多倍長計算に対するの精度保証計算法を用いて、shooting methodによる計算を使った。
韓国のチュンアン大学教授キム・ソンチョル氏と共同で、コルモゴロフ流の高レイノルズ数での解を精査し、解が円形渦を持つ理由を研究した。それをPrandtl-Batchelor理論を援用することによって、数値解を理論的に再現することができた。これは現在、一度目の査読を経て、論文の改訂版を提出し終わったところである。
東海林まゆみ教授とともに渦あり流れを数値計算した。2層の異なる渦の層の上を伝わる波の形を数値計算した。流れのパターンは多種多様であり、興味深い現象が多く見つかっている。論文は一度目の査読を経て、改訂版を提出したところである。

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

論文は投稿済みのものが3編ある。

今後の研究の推進方策

当初予定に変更はない。ただ、Covid-19のせいで共同研究はやりづらくなっている。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 5件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] Chung-Ang University(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      Chung-Ang University
  • [雑誌論文] Existence proof of unimodal solutions of the Proudman-Johnson equation via interval analysis2019

    • 著者名/発表者名
      T. Miyaji & H. Okamoto
    • 雑誌名

      Japan J. Indust. Appl. Math.

      巻: 36 ページ: 287, 298

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/s13160-018-00339-x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Weal periodic solutions and numerical case studies of the Fornberg-Whitham equation2019

    • 著者名/発表者名
      G. Hoermann & H. Okamoto
    • 雑誌名

      Disc. Conti. Dynam. Sys. A,

      巻: 39 ページ: 4455, 4469

    • DOI

      doi: 10.3934/dcds.2019182

    • 査読あり
  • [学会発表] An application of the Prantdl-Batchelor theory to the Kolmogorov flows2019

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Okamoto
    • 学会等名
      East Asia SIAM Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] An application of the Prandtl-Batchelor theory to the Kolmogorov flows2019

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Okamoto
    • 学会等名
      Int. Conference on Modeling, Computations, Theoretical Analysis on Fluid Dynamics and Related Problems
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Numerical experiments for weak solutions of the Fornberg-Whitham equation2019

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Okamoto
    • 学会等名
      Kyoto univ.--Chung-Ang Univ. Conference on Nonlinear PDEs
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Numerical experiments for weak solutions of the Fornberg-Whitham equation2019

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Okamoto
    • 学会等名
      Modeling, applied analysis and computation of fluids, SUSTech, China
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mathematical issues on high-Reynolds number flows2019

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Okamoto
    • 学会等名
      Int. Congress on Industrial and Applied Mathematics, Valencia, Spain
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2021-01-27  

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