2018 Fiscal Year Research-status Report
Statistical physics for viscosity and diffusion of weak turbulence in electro-convection systems
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17K14593
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
鳴海 孝之 山口大学, 大学院創成科学研究科, 講師 (50599644)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 液晶電気対流 / 速い拡散 / 遅い拡散 / 乱流拡散 / Nikolaevskii乱流 / 粒子シミュレーション / Lagrange描像 / ブラウン運動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでの乱流研究は発達乱流が主な対象であったが、近年、十分には発達していない乱流の工学的重要性が高まっている。
研究代表者は、そうした乱流の一種である「弱い乱流」について、非平衡統計力学の立場から理論的に研究してきた。平成30年度は、弱い乱流に駆動される拡散について調べるため、種々の弱い乱流をLagrange描像で研究した。テーマは平成29年度に引き続いて、(1-A) 液晶電気対流系で見られる弱い乱流の実験結果の解析と、(1-B) Nikolaevskii乱流の数値シミュレーションに大きく分けられる。
(1-A) 液晶電気対流系での弱い乱流について、大規模な制御変数領域で粒子位置の測定が共同研究者により進められており、研究代表者は得られた実験結果を非平衡統計力学の観点から解析した。実験としては、弱い乱流に混入した蛍光粒子の運動を追跡しており、研究代表者も参画して行った先行研究ではこの手法により弱い乱流に関係する対流構造を調べていた。平成29年度ではある弱い乱流で劣拡散現象を見出していたが、今回、この研究を深化させることで、時間スケールごとに遅い拡散現象と速い拡散現象の両方を見出した。これにより、弱い乱流の性質を、広い時間スケールについて明らかにすることができた。
(1-B) 弱い乱流による粒子拡散を理論モデルから理解するために、1次元Nikolaevskii乱流中の粒子の拡散を研究した。分子動力学シミュレーションにより乱流中の粒子運動を再現し、粒子位置の時間発展にNikolaevskii乱流の情報を時々刻々反映させた。得られたシミュレーション結果を解析したところ、中間時間領域で速い拡散現象が見出された。この現象を説明するための理論モデルを考案し解析することにより，非局所相互作用の存在が示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
1年目は研究代表者の異動に伴って研究環境が大きく変化したことで、当初予定していた計画通りには進まなかった。2年目は、本来1年目で行おうとしていた研究内容を進めたが、シミュレーション結果の解析にやや手間取ったため当初の予定ほどは進まなかった。ただし、問題はすでに解決したので、最終年度である3年目に遅れを取り戻し、研究目標の達成を目指す。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成31年度は、最終年度として平成29年度と平成30年度に行った研究（特にテーマ（1ーB））の総括的な研究を進める。そのために昨年度に占有的に使用できる計算機環境を整えたので、多くの計算結果を取得・解析し，研究目的の達成に向けて研究を進める。また、実験研究を行なっている共同研究者との綿密な意思疎通は引き続き重要なので、折を見て議論する機会を設ける。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額は当該年度予算の5%未満であり，緊急的に使用できるように残しておいた分を使わなかったことで生じた．
この分は今年度予算と合わせて，研究総括のための物品費として用いる予定としている．
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Research Products
(7 results)
