流れない液体の時空構造の第一原理的解明を目指す液体論と乱流理論の共同展開

液体理论与湍流理论联合发展，旨在第一性原理阐明非流动液体时空结构

• 批准号: 18K03459
• 负责人: 大信田 丈志
• 金额: $ 2.25万
• 依托单位: Tottori University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18K03459/
• 关键词: コロイド液体; 変位相関; 専断歪み相関; 剪断弾性; 揺動弾性体; 乱流; ラグランジュ的な相関; 剪断歪み相関; 変形勾配テンソル; 揺動応答関係; ラグランジュ的な応答関数; 粘弾性モデル; 時空構造; 非平衡; ２粒子変位相関; 応答関数; ラグランジュ記述; コロイド系; 一列縦隊拡散; エイジング; 物性基礎論; 非平衡統計力学; ガラス系

液体が濃密化に伴って流動性を失う現象の背後にある時空構造に対し、乱流理論にヒントを得たラグランジュ的な統計量によるアプローチを推進し、ミクロな粒子のダイナミクスとマクロな粘弾性現象論を結ぶ中間尺度の領域に着目して、コロイド液体に関する理論的な研究を行った。ここでラグランジュ的というのは粒子の集団に貼り付いて動く曲線座標系を用いる記述を意味する。依然としてCovid19問題による制約は大きく、Zoomによる遠隔での打ち合わせを中心とせざるを得なかったが、それでも8月と12月に短時間ながら対面での議論を行い、研究を進めることができた。本研究で扱うコロイド液体とは、斥力相互作用する多数のブラウン粒子が懸濁した系の液体状態のことをいう。このような系では、濃度を上げると、粒子が互いの運動を妨げあうため、個々の粒子のバラバラな運動が抑制され、多くの粒子が協調した運動が生じる。この協同運動と、より高濃度の「流れない液体」が示す弾性的な応答との関係を探るために、弾性体の剪断歪みに基づく統計量を用いた先行研究が盛んに行われてきた。我々は、弾性論をコロイド液体の第一原理的な解析に結びつける場としてミクロな変形勾配テンソルに着目すべきだと考え、そのような場のラグランジュ的な相関を用いた理論を構築した。特に、前年度までの研究により、先行研究で扱われたような剪断歪みの相関を、粒子の変位相関と結びつける関係式を導出した。本年度は、この関係式に基づく研究成果の発表に取り組んだ。具体的には、物理学会での研究発表を行い、さらに研究成果を論文としてまとめるための議論を進めた。ただし、論文については、上記の関係式だけを内容とするものを拙速に投稿するよりは、次期プロジェクト〔基盤（C）21K03404〕による発展的成果と併せて充実した内容とすべきであると考え、投稿は次年度に持ち越すこととした。

我们促进了一种受湍流理论启发的类似拉格朗日的统计方法，以随着液体的稠密而液体流动性丧失现象的背后时空结构，并对胶体液体进行了理论研究，这些胶体液体着重于关注微颗粒动力学和宏观粘弹性现象学领域的胶体液体。在这里，Lagrange是指使用将粘贴到一组粒子上的弯曲坐标系的描述。由于Covid19问题的限制仍然很大，我们必须通过Zoom专注于远程会议，但是我们能够通过在八月和12月进行简短的面对面讨论来继续我们的研究。本研究中讨论的胶体液体是指系统的液态状态，其中大量具有排斥相互作用的棕色颗粒被悬浮。在这样的系统中，增加浓度会导致粒子干扰彼此的运动，从而抑制了单个颗粒的脱节运动，从而导致许多颗粒的协调运动。先前使用基于弹性物体剪切应变的统计数据的研究已经积极进行，以探讨这种合作运动与较高浓度“非流动液体”的弹性反应之间的关系。我们认为，我们应该专注于微变形梯度张量作为将弹性理论与胶体液体的第一个原理分析联系起来的领域，并使用此类领域的拉格朗日相关性构建了理论。特别是，直到上一年的研究得出了一种关系，该关系将剪切菌株的相关性（例如先前研究中涵盖的菌株）与粒子位移相关性联系起来。今年，我们致力于基于此关系方程式提出研究结果。具体而言，在物理学会进行了研究演讲，并进行了讨论，以总结论文的研究结果。但是，我们认为，与其匆忙发布仅以上述关系方程式的文章，我们认为内容应该更全面，以及下一个项目的发展结果[基本（C）21K03404]，因此我们已决定将其提交到下一个财政年度。

项目成果

エイジングあり一列縦隊拡散における密度場のLagrange相関

单列扩散密度场与老化的拉格朗日相关性

• 发表时间: 2018
• 作者: 坪田祥一;赤城裕;桂法称;H.Sakaguchi and Y.Hamasaki;Y. Takane;大信田丈志，大槻道夫，後藤晋，松本剛
• 通讯作者: 大信田丈志，大槻道夫，後藤晋，松本剛

Correlation function and linear response function of homogeneous isotropic turbulence in the Eulerian and Lagrangian coordinates

• DOI: 10.1017/jfm.2021.357
• 发表时间: 2021-05
• 期刊: Journal of Fluid Mechanics
• 影响因子: 3.7
• 作者: T. Matsumoto;M. Otsuki;Takeshi Ooshida;S. Goto

コロイド液体における変位相関の粘弾性モデルの数値的検証

胶体液体中位移相关粘弹性模型的数值验证

• 发表时间: 2020
• 作者: 大信田丈志;大槻道夫;後藤晋;松本剛
• 通讯作者: 松本剛

斥力ブラウン粒子系における剪断変形相関と変位相関の濃度依存性の比較

排斥布朗粒子系统中剪切变形相关性和位移相关性的浓度依赖性比较

• 发表时间: 2022
• 作者: Taro Fukazawa;Hisazumi Akai;Yosuke Harashima and Takashi Miyake;大信田丈志，大槻道夫，後藤晋，松本剛
• 通讯作者: 大信田丈志，大槻道夫，後藤晋，松本剛

Insights from single-file diffusion into glassy dynamics

从单列扩散到玻璃动力学的见解

• 发表时间: 2018
• 作者: K. Higuchi;Y. Fujie;H. Shimizu and M. Higuchi;田村健祐，桂法称;Ooshida Takeshi
• 通讯作者: Ooshida Takeshi