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2012 年度 実績報告書

カオスガスタービンの力学系と応用に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 22500214
研究機関立命館大学

研究代表者

宮野 尚哉  立命館大学, 理工学部, 教授 (10312480)

研究分担者 鳥山 寿之  立命館大学, 理工学部, 教授 (30227681)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワードカオス / 乱流 / 熱対流 / ガスタービン / ローレンツ方程式 / カオス通信 / 風力発電
研究概要

前年度では、拡張ローレンツ方程式に従う非線形振動子の直接結合系におけるカオス同期可能性を数値解析と電子回路シミュレーションによって明らかにした。また、拡張ローレンツ方程式が高レイリー数における乱流熱対流の速度場変動に関する動力学モデルとなることを発見した。この発見に触発され、乱流状態にある風力から発電を行うシステムについて基礎検討を開始した。これらの成果を踏まえ、平成24年度で設定した課題9~14についてそれぞれ以下の研究成果を得た。
1.拡張ローレンツ方程式に従う結合振動子系の実システム化の際に不可避なパラメータミスマッチがカオス同期に及ぼす影響を理論および数値解析によって定量的に解明し、カオス同期に基づくカオスマスキング法はハードウェア化が困難であることを明らかにした。カオス同期のパラメータミスマッチ依存性は新しい知見である。
2.拡張ローレンツ振動子が生成するカオス信号を疑似乱数として利用するが、結合振動子系のカオス同期に基づかない新しいカオス暗号化法を発見し、数値実験を通して暗号システムの実現可能性を実証した。カオス同期を用いた暗号の解読は不可能であり、かつ、実際上、one time pad方式に近い暗号システムが実現可能であることを明らかにした。この暗号化法は特許出願を検討中である。
3.風力タービンの設計を開始し、乱流状態下の風向、風速の統計予測に基づく発電システムの研究に着手した。
4.カオスガスタービンの結合システムが発生可能な電力について基礎検討を行った結果、発電システムへの応用が不適当であることを確認したため、代替案として2次元流体の乱流状態と風力発電への応用可能性について基礎検討に着手した。

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2012 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Chaotic gas turbine subject to augmented Lorenz equations2012

    • 著者名/発表者名
      K. Cho, T. Miyano, T. Toriyama
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: Vol.86, Issue 3 ページ: 036308-1-036308-12

    • DOI

      DOI:10.1103/PhysRevE.86.036308

  • [雑誌論文] Augmented Lorenz Equations as Physical Model for Chaotic Gas Turbine2012

    • 著者名/発表者名
      T. Miyano, K. Cho, Y. Okada, J.Tatsutani, T. Toriyama
    • 雑誌名

      Procedia IUTAM

      巻: Vol.5 ページ: 99-107

    • DOI

      DOI:10.1016/j.piutam.2012.06.013

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bifurcation Structure of Augmented Lorenz Equations and Synchronizability of Coupled Augmented Lorenz Oscillators2012

    • 著者名/発表者名
      K. Yoshimoto, K. Cho, Y. Morita, T. Miyano
    • 雑誌名

      Proceedings of 2012 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications

      巻: NOLTA2012 ページ: 789~792

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 拡張ローレンツ系における確率共鳴とカオス2012

    • 著者名/発表者名
      宮野尚哉,長憲一郎
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: No.NLP2012-126 ページ: 125~130

  • [学会発表] 乱流熱対流の動力学モデルとしての拡張ローレンツ方程式

    • 著者名/発表者名
      宮野尚哉,長憲一郎,鳥山寿之
    • 学会等名
      第62回理論応用力学講演会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都)
  • [備考] Chaotic waterwheel and chaotic gas turbine

    • URL

      http://www.ritsumei.ac.jp/se/~tmiyano/waterwheel09.html

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公開日: 2014-07-24  

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