1995 Fiscal Year Annual Research Report

流体におけるフィラメントとセルパターンのダイナミックス-その機構解明と普遍性-

Research Project

Project/Area Number	06302024
Research Institution	KYUSHU UNIVERSITY
Principal Investigator	甲斐昌一九州大学, 工学部, 教授 (20112295)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	沢田康次東北大学, 電気通信研, 教授 (80028133) 中野徹中央大学, 理工学部, 教授 (50055224) 川原琢治京都大学, 工学部, 教授 (60027373) 金田行雄名古屋大学, 工学部, 教授 (10107691) 高木隆司東京農工大学, 工学部, 教授 (80015065)
Keywords	フィラメント / セル / 渦 / 乱流 / カオス / ソリトン / 電気流体力学 / 界面
Research Abstract	渦とフィラメントのダイナミックスに関する研究では、2次元乱流でのフィラメント状散逸構造の平均散逸は空間全体でまんべんなく起こるが、強い散逸は局在し次元1.5のフラクタル的構造を持つことが分かった。また、慣性小領域には従来特徴的スケールがないと考えられていたが、2次元乱流ではフィラメントの平均間隔に相当する特徴的なスケールが存在することが判明した。また、化学反応など散逸を伴う非線形波動および流体運動ではBZ反応系に見られるソリトン状波動の詳細な特徴が得られた。その一つは、ソリトン的に振る舞うには溶液層の厚さにある制限があり、それより薄い場合に限り加速伝搬する特異な波となることが分かった。しかしその数理的解明には成功していない。その代わりに、一般的なソリトンの数理研究として、散逸を含むKdV方程式の数理解析も多重摂動法などで実行された。その結果、散逸が存在するとソリトン方程式に小さな摂動が加わっても不規則なパルス列が生じてカオス的になることが分かった。また分散が強い場合も同じ結果が得られた。このように、散逸の存在によってソリトン方程式にカオスが出やすいことが判明した。一方、バルク対流現象では弱非線形の領域にゴールドストーンモードが存在すると、周期性が破れ乱流が誘起されることが判明した。また、これらは特殊な対流実験によって確かめられた。その他、パターン選択過程における位相スリップのダイナミックスも詳細に研究され、そこに普遍的なスケーリング則が成り立つことが明らかとなった。このスケーリング則はトポロジカルな相違によらずに1次元、2次元の双方で成立することが分かった。最後に、生物システムにおけるパターン形成の問題についても同じ観点から研究され、反応拡散系としてのアプローチが有用であることが示された。

Research Products

(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] S. Kai: "Curious properties of soliton induced by Marangoni instability in shallow Belousov-Zhabotinsky reaction" Physica D. 84. 269-275 (1995)
[Publications] M. I. Tribelsky: "Universal spatiotemporal scaling for dynamics of Eckhaus instability development" Phys. Rev. E. 51. 5132-5135 (1995)
[Publications] T. Ishihara: "Singularity Formation in Three-Dimensional Motion of a Vortex Sheet" J. Fluid Mech.300. 339-366 (1995)
[Publications] T. Hondo: "Dynamical behavior of a dissipative particle in a periodic potential subject to chaotic noise" Physical Review Letters. 75. 3269-3272 (1995)
[Publications] K. Nottmeyer: "Simultaneous Measurement of Velocity and Temperature Fluctuations in 2D Mixing Layer via the Thermochromism" Fluid Dyn. Res.15. 271-276 (1995)
[Publications] T. Nakano: "Two Scaling Regimes in Two-Dimensional Turbulence" J. Phys. Soc. Japan. 64. 3740-3747 (1995)

1995 Fiscal Year Annual Research Report

流体におけるフィラメントとセルパターンのダイナミックス-その機構解明と普遍性-

Principal Investigator

甲斐 昌一 九州大学, 工学部, 教授 (20112295)

Research Products

[Publications] S. Kai: "Curious properties of soliton induced by Marangoni instability in shallow Belousov-Zhabotinsky reaction" Physica D. 84. 269-275 (1995)

[Publications] M. I. Tribelsky: "Universal spatiotemporal scaling for dynamics of Eckhaus instability development" Phys. Rev. E. 51. 5132-5135 (1995)

[Publications] T. Ishihara: "Singularity Formation in Three-Dimensional Motion of a Vortex Sheet" J. Fluid Mech.300. 339-366 (1995)

[Publications] T. Hondo: "Dynamical behavior of a dissipative particle in a periodic potential subject to chaotic noise" Physical Review Letters. 75. 3269-3272 (1995)

[Publications] K. Nottmeyer: "Simultaneous Measurement of Velocity and Temperature Fluctuations in 2D Mixing Layer via the Thermochromism" Fluid Dyn. Res.15. 271-276 (1995)

[Publications] T. Nakano: "Two Scaling Regimes in Two-Dimensional Turbulence" J. Phys. Soc. Japan. 64. 3740-3747 (1995)

甲斐昌一九州大学, 工学部, 教授 (20112295)