流体中を運動する要素集団の輸送現象とパターン形成およびそれらの普遍性の理論的解明

流体中移动的元素群的传输现象和模式形成的理论阐明及其普遍性

基本信息

批准号：
11J07296
负责人：
新屋啓文
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、昨年度に引き続き、地形のパターン形成やダイナミクスに見られるメカニズムを、i)現象の細部に至る詳細な性質を明らかにする粒子法シミュレーションと、ii)現象を粗視化し本質の抽出を行う現象論モデルの構築と数理解析の2つの異なるアプローチを用い考察する目的で、以下の通り実施した。1砂丘 : 砂丘骨格模型と呼ばれる力学系モデルを用い、環境条件に応じたバルハンの安定性に着目した。その結果、バルハンの最終状態は砂の供給量の増加に伴い、消滅・定常・増加の異なる3種類に分類された。そして、(i)孤立系の場合、バルハンは消滅と増加の2状態をほぼ示し、形成された定常バルハンのサイズは供給量によらず一定となった。一方で、(ii)ネットワーク系の場合、バルハンは供給量に応じた異なるサイズへ変形した。さらに、線形安定性解析を通して、これらの変形は最適サイズへの自己調節機能によって生じた事が分かった。2雪崩 : 粒子モデルと現実の系との定量的対応を議論するため、斜面流前端に形成される頭部の前端角の時間発展に着目した。その結果、数値計算の初期において、前端角が示す揺らぎは大きいが、時間の経過とともに前端角は一定の角度(60度)へ収束することが分かった。この角度は、雪崩に関する運動論の理論解析から予測されており、本モデルの結果と良く一致した。また、本モデルを支配する1つの無次元パラメータを変化させることで、頭部形状が一定値を境に形成されなくなった。具体的には、重力が斥力に比べ十分大きい場合、頭部を形成することは不可能であり、モデルの適用範囲を意味すると考えられる。3リップル : 粒子の詳細な跳躍過程を捉えるため、スプラッシュ(砂面への粒子衝突により他の粒子を放出する過程)における粒子の物理的状態を調べた。その結果、粒子の砂面への入射角度分布は、2つの異なるガウス分布によって上手くフィッティングされた。さらに、入射時の粒子の運動エネルギーは、高エネルギーと低エネルギーの2状態に区分された事から、2種類の跳躍モードの存在が示唆された。

今年，在去年之后，我们采用了以下地形模式形成和动力学中观察到的机制的以下机制方法，目的是考虑两种不同的方法：i）粒子方法模拟，该方法揭示了现象的详细特性，ii）构建了现象学模型的构建，这些模型构建了精致现象并提取本质和数学分析。 1.沙丘：使用称为“沙丘骨骼模型”的机械模型，我们根据环境条件的稳定性重点介绍了Balhan的稳定性。结果，随着沙子的增加，Balhan的最终状态分为三种类型：灭绝，稳定和增加。在（i）孤立的系统的情况下，瓦尔汉几乎表现出两种状态：歼灭和增加，而稳态瓦尔维亚的大小无论供应量如何，形成的稳态Valvehan的大小保持恒定。另一方面，在（ii）网络系统的情况下，根据供应量，Valhan被转化为不同的尺寸。此外，通过线性稳定性分析，发现这些变形是由自我调整到最佳大小引起的。 2avalanches：为了讨论粒子模型与真实系统之间的定量对应关系，我们专注于在坡度流的前端形成的头部前端角的时间演化。结果，发现在数值计算的开头，前端角显示出较大的波动，但前端角随时间变化为恒定角度（60度）。从关于雪崩的动力学理论的理论分析可以预测该角度，并且与该模型的结果非常吻合。此外，通过更改控制该模型的一个无量纲参数，头部的形状不再以固定值形成。具体而言，如果重力与排斥相比足够大，则无法形成头部，这被认为意味着模型的应用范围。 3波纹：为了捕获颗粒的详细跳跃过程，我们研究了飞溅中颗粒的物理状态（通过将颗粒撞击到砂表面上的其他颗粒的过程）。结果，两个不同的高斯分布很好地拟合了粒子入射角的角度分布。此外，入射时颗粒的动能分为两个状态：高能量和低能，表明存在两种类型的跳跃模式。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

砂丘骨格模型による3次元砂丘の動力学

使用沙丘骨架模型的 3D 沙丘动力学

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hirofumi Niiya;Akinori Awazu;Hiraku Nishimori;新屋啓文;新屋啓文;新屋啓文;新屋啓文;新屋啓文;新屋啓文;新屋啓文;新屋啓文;新屋啓文;新屋啓文;新屋啓文;新屋啓文;新屋啓文;新屋啓文;新屋啓文;新屋啓文;新屋啓文;新屋啓文;新屋啓文
通讯作者：
新屋啓文

雪崩のパターンダイナミクスの解明へ向けた粒子モデルの構築

构建粒子模型来阐明雪崩模式动力学