• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2015 年度 実績報告書

地球流体渦のクラスタリングと負温度性:準地衡風点渦系の統計力学

研究課題

研究課題/領域番号 25400462
研究機関電気通信大学

研究代表者

宮嵜 武  電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (50142097)

研究分担者 高橋 直也  東京電機大学, 工学部, 教授 (40313423)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード準地衡風近似 / 秩序渦構造 / 統計力学 / 最大エントロピー理論
研究実績の概要

地球流体現象における秩序渦構造の統計力学を準地衡風近似のもとで、大規模数値計算と最大エントロピー理論に基づいて調査した。
平成25、26年度では、分子動力学専用計算機による空間3方向に周期境界条件を課した点渦系の計算(ハミルトン力学系)を実行し、平衡状態とそれにいたる過渡的過程を求めた。平衡状態は2次元的な2重渦構造となり、それにいたる過程では渦クラスター数が時間に反比例して減少することを示した。最大エントロピー理論に基づく解析で、エネルギー保存の制約条件下では最大エントロピー状態は2次元的な2重渦構造となることを示し、数値計算結果整合性を確認した。その一方で、点渦クラスター数の減少則(時間の-1乗)は従来知られていたべき数(-1.25乗)と異なり、その主因は水平面内でクラスター同士の合体が起きないことにあることを示した。
最終年度では、スペクトル法による準地衡風連続方程式の大規模並列計算(散逸系:1024^3)を実行して、エネルギー散逸が渦系の統計力学に及ぼす影響を解明した。エネルギー散逸のために、数値計算結果は真の平衡状態には達しないが、最終状態はその瞬間ごとの最大エントロピー状態に極めて近いことを、渦領域モデルに基づく最大エントロピー理論によって確認した。また、渦構造をDBSCAN法によって抽出して、その過渡的過程における統計性を調べた。渦領域数の減少則はポテンシャル渦度や渦構造半径の閾値に対して敏感に依存しており、従来提唱されているべき数に信頼性が認められないことを見出した。また、時間発展には2つのフェーズがあり、前半では水平面内での合体と鉛直方向の一本化が同時進行するのに対して、エネルギー散逸の弱まった後半では鉛直方向の一本化が卓越し、それが点渦系の時間発展に対応することを示した。

研究成果

(4件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Statistical Mechanics of Quasi-geostrophic Vortices2016

    • 著者名/発表者名
      T. Miyazaki, Y. Shimoda, K. Saga
    • 雑誌名

      Proceedings of International Conference on Mathematical Fluid Dynamics, Present and Future

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Clustering and Entropy Growth of Quasi-geostrophic Point Vortices2016

    • 著者名/発表者名
      T. Miyazaki, M. Ishihara, Y. Konno, N. Takahashi
    • 学会等名
      24th International Congress of Theoretical and Applied Mechanics (ICTAM2016)
    • 発表場所
      Palais des congres, Montreal, Canada
    • 年月日
      2016-08-21 – 2016-08-26
  • [学会発表] Vortex dynamics of the high energy (negative temperature) state in quasi-geostrophic turbulence2015

    • 著者名/発表者名
      M. Ishihara, N. Takahashi, T. Miyazaki, N. Hatakeyama, Y. Hattori
    • 学会等名
      Fifteenth International Symposium on Advanced Fluid Information
    • 発表場所
      Sendai International Center (Sendai-shi, Miyagi)
    • 年月日
      2015-10-27 – 2015-10-29
    • 国際学会
  • [学会発表] 準地衡風渦系の統計力学 -直接数値計算と渦領域モデルの比較-2015

    • 著者名/発表者名
      石原雅也、嵯峨圭晟、今野優哉、宮嵜武
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2015
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • 年月日
      2015-09-26 – 2015-09-28

URL: 

公開日: 2017-01-06  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi