| 研究課題/領域番号 |
24540416
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 同志社大学 |
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研究代表者 |
木田 重雄 同志社大学, 高等研究教育機構, 研究員 (70093234)
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| 研究分担者 |
清水 雅樹 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (20550304)
後藤 晋 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (40321616)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 歳差回転球 / 安定性 / リングジェット / 乱流リング / ダイナモ |
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| 研究概要 |
歳差回転球内の定常流の安定臨界を数値シミュレーションと理論解析によって調べ、対応する実験結果と比較した。この系の状態を特徴づけるパラメター（レイノルズ数 Re とポアンカレー数 Γ) の全領域にわたっての安定特性を、有限のパラメターに対しては数値的に、無限大または無限小の極限に対しては漸近解析で求める。最小臨界レイノルズ数は約 1030で臨界ポアンカレー数が約 0.182 であり、Reが無限大の極限での臨界枝は Γ ∝ Re**{-0.8} となるなど、臨界線の外観が明らかになった。臨界線を構成する不安定モードが当初の予想の倍以上多く存在していることがわかった。この安定臨界曲線の精確は、歳差回転球内流の特性を解明する上で最も基礎的な情報となるものであるため、臨界モードの振動数や空間対称性などの諸特性の定量的同定に力をいれている。また、超臨界条件において乱れがどのように発生するかを調査し、球面境界近傍に円形でリング状のジェットの生成すること、およびその不安定性によって乱れが発生することを観測した。このリングの円の法線は自転軸からも歳差軸からも少しずつ傾いている。このリングに沿って境界層内と球内部の大部分を占める非粘性領域内の流体が互いに移り合うことから、リングは乱流混合において重要な役割を演ずるものと予想される。つぎに、磁気流体の数値シミュレーションにより、磁場が乱流リングの周辺で強められするとを観測した。乱流リングはダイナモ作用にも重要である。
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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
定常流の安定解析は、数値シミュレーション、理論解析、および実験と３つの方法で行なっている。このうち数値シミュレーションでは計算プログラムが早くから完成しており、安定性のパラメター依存性の計算を日々続けている。理論解析では、漸近理論の定式化が完成し、現在はその解を求める段階にある。実験では、すでに安定・不安定を区別する測定結果が得られているが、より精度のよい計測を準備中である。超臨界条件における層流-乱流遷移や歳差ダイナモに関する数値データは解析中で、一部はすでに学会等で発表している。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究の進め方は、当初の研究方針と基本的には変わりはない。本研究の根幹である、定常流の安定解析をできるだけ早く完了するように全力を尽くす。数値シミュレーションは毎日継続して行い、理論解析と実験ではこれまでに得られた結果をまとめて公表するとともに新しい試みを実行する。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
外国旅費（約４０万円）、国内旅費（約１０万円）、
備品（パソコン 約２０万円）
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