3軸楕円粒子法シミュレーションの開発と重力流中の多体衝突ダイナミクスの解明

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04J01101
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 高川 智博 京都大学, 大学院・理学研究科, 特別研究員(DC1)
• Keywords: 堆積物重力流 / 多体衝突現象 / 粒子配列 / 粒子法シミュレーション / 粒度変化パターン / 連鎖構造

Research Abstract

本研究の目的は,堆積物重力流における多体衝突現象の理解,および堆積物からそれを形成した流れの性質を推定する方法を確立することである.第一の目的に向けて,本年度はまず,粒子法によるシミュレーション手法の改良を行った.具体的には,これまで用いてきた球粒子を連結し,異方性のある粒子の運動も調べることができるようにした.これにより,堆積学的に重要な粒子の方向性と流れの関係を調べることが可能になった.この手法を用いて行った重力流のシミュレーションと,高速度ビデオ撮影による実験的な重力流の粒子運動の解析により,流れ内部の粒子の配列が,局所的な粒子の連なり(連鎖構造)に強く規制されていることを明らかにした.また,第二の目的に向けて,これまでの流れのメカニズムの解析に加え,新たに堆積物の停止・保存過程に注目した数値モデルを提案した.これは,これまで提案されてきた堆積物重力流の下部における粒子の分別作用と堆積作用をモデル化したものである.モデル計算の解析から,自然界に見られる粒度変化のパターンが,従来とは異なる,よりシンプルなメカニズムで説明可能であることが示された.また,この解析によって,これまで提案されてきた堆積作用とその結果としてできる堆積物の粒度変化パターンとの対応関係が崩れる場合があることもわかった.その多くは比較的時間スケールの長い持続的な現象と関係していることがこれまでに明らかになっている.今後はこのような現象を実験的に調べ,自然界に見られるパターンなどと比較しながら現象の理解を進める予定である.