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乱流

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1: 2016/02/17(水) 18:11:50.16 ID:CAP_USER.net
【プレスリリース】乱流発生の法則を発見:130年以上の未解決問題にブレークスルー - 日本の研究.com
https://research-er.jp/articles/view/43454


発表のポイント


•整った流れ(層流)が乱れた流れ(乱流)に遷移するときに従う普遍法則を実験で見いだした。

•最大級のチャネル実験装置を製作すると同時に、普遍的な法則の検証に必要な新たな測定解析手法を考案したことが発見のポイントだった。

•乱流への遷移の理解は省エネルギーなどに不可欠であるだけでなく、自然界に普遍的に存在する不規則現象の理解に繋がる。


発表概要

 我々の回りは空気や水などの流体で満ちています。整った流れは層流と呼ばれ、乱れた状態は乱流と呼ばれます。
しかし、層流がいつどのようにして乱流に遷移するのか、そこにどんな法則があるのかは、130年以上にわたる未解決問題でした(注1)。
流体の方程式が非線形性(注2)のため数学的に解けないことや、実験的にも乱れの与え方にさまざまな可能性があることが理解を阻んできました。
今回、東京大学理学系研究科の佐野雅己教授と玉井敬一大学院生は、大規模なチャネル流(注3)を用いた実験を行い、乱流への遷移に普遍的な法則があることを初めて実証しました。

実験では、チャネルの入り口から乱れを注入し、流れの速度を変えることで、ある速度(レイノルズ数)を境に、乱れが減衰して層流に戻るか、乱れが全体に広がるかが明確な遷移現象として捉えられ、臨界点では減衰が遅くなるなど複数の特徴的な性質が観測されました。
数理モデルの計算との比較から、この遷移現象が疫病の感染や雪崩などの伝播現象を表す普遍的な相転移(注4)と同じ法則に従うことを見いだしました。
これにより、関連する周辺分野間の知見が繋がることで、乱流と不規則現象一般に関する理解が進むことが期待されます。

続きはソースで

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引用元: 【流体力学】乱流発生の法則を発見:130年以上の未解決問題にブレークスルー 乱流への遷移が、普遍的な相転移と同じ法則に従う

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1: 2015/07/12(日) 09:46:51.42 ID:???.net
名大、スパコン「京」で核融合プラズマ中の乱流の相互作用を明らかに | サイエンス - 財経新聞
http://www.zaikei.co.jp/article/20150710/258315.html
核融合プラズマ中の乱流が織り成すマルチスケール相互作用 ―スーパーコンピュータ「京」で得られた新発見―|日本原子力研究開発機構:プレス発表
http://www.jaea.go.jp/02/press2015/p15070801/
核融合プラズマ中の乱流が織り成すマルチスケール相互作用 - 名古屋大学
http://www.nagoya-u.ac.jp/about-nu/public-relations/researchinfo/upload_images/20150708_sci.pdf

画像
http://www.zaikei.co.jp/files/general/2015071017155610big.jpg
スーパーコンピュータ「京」を用いたシミュレーションの結果。円環状に閉じ込められたプラズマの断面図に乱流による静電ポテンシャル揺らぎを描画している。イオンが作る比較的大きな揺らぎと電子が作る極微細な揺らぎ(拡大図中に表示)が共存している。(名古屋大学などの発表資料より)


 名古屋大学の前山伸也助教らの研究グループは、スーパーコンピュータ「京」を用いた研究によって、核融合プラズマ中に存在する乱流間の相互作用のメカニズムを明らかにした。

 磁場閉じ込め型核融合炉は、超伝導コイルにより作り出す強力な磁場を利用して、1億度を超える高温・高圧のプラズマを閉じ込めることで、粒子同士が高速に衝突し、核融合反応を引き起こす。
乱流は、核融合半のにおけるプラズマの閉じ込め性能を劣化させてしまうため、大きな課題となっている。

 今回の研究では、イオンが作る乱流と電子が作る極微細な乱流を同時に取り扱うマルチスケール乱流の研究に取り組み、スーパーコンピュータ「京」をフル活用して、2千億点もの計算格子による高い空間解像度を用いて、これまでにない精緻なプラズマ乱流シミュレーションを行った。

続きはソースで

ダウンロード (1)


 なお、この内容は「Physical Review Letters」に掲載された。論文タイトルは、「Cross-scale interactions between electron- and ion-scale turbulence in a Tokamak plasma」。

引用元: 【原子核物理学】スパコン「京」で、核融合プラズマ中の「イオンが作る乱流」と「電子が作る極微細な乱流」の相互作用を明らかに 名大

スパコン「京」で、核融合プラズマ中の「イオンが作る乱流」と「電子が作る極微細な乱流」の相互作用を明らかに 名大の続きを読む
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