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三好 隆博; 草野 完也*
Journal of Geophysical Research, 106(A6), p.10723 - 10742, 2001/06
被引用回数：16 パーセンタイル：44.14(Astronomy & Astrophysics)本論文において、高速自転する磁気圏と超音速流の非線形相互作用のMHDシミュレーションを実行し、新たな木星磁気圏の大域的モデルを提出した。特に、太陽風中に惑星間空間磁場(IMF)の南北成分が存在する場合とIMFがない場合に関してシミュレーションの実行、考察を行った。シミュレーション結果より、大域的な磁力線構造は太陽風と同時に、木星の自転に強く影響を受けていることがはっきりと確認された。この時、磁気圏の内部構造が太陽風動圧の強度やIMFの極性など太陽風パラメータのわずかな変化に応答し、定性的に大きく変化することが示された。最後に、本研究より得られたモデルに基づき、探査機による直接観測で得られた幾つかの事象に関して説明を行った。
三好 隆博; 草野 完也*
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.4, p.536 - 539, 2001/00
回転する磁気圏と外部プラズマ流の相互作用系における自発的時間空間変動現象を非線形MHDシミュレーションにより調査した。シミュレーション結果より、外部プラズマ流が比較的低速の場合、外部プラズマ流が定常であっても朝側の磁気圏境界が自発的に変動することがわかった。この変動機構は外部プラズマ流と磁気圏内の回転プラズマ流・磁気圏境界における磁気圧の競合過程によって発生すると予想される。一方、外部プラズマ流が比較的高速である場合、はっきりとした自発的変動は観測されなかった。前者と後者の相違は磁気圏の内部状態の違いであると結論づけられた。
三好 隆博; 草野 完也*
JAERI-Research 2000-031, 47 Pages, 2000/09
JAERI-Research-2000-031.pdf:2.23MB
高速回転する磁気圏と高速プラズマ流との非線形相互作用に関する磁気流体力学(MHD)シミュレーションに基づき、新たな大域的木星磁気圏モデルを提案した。特に本研究では、高速プラズマ流の流入境界条件として、惑星間空間磁場(IMF)を含有する。または含有しない定常太陽風を仮定した。シミュレーション結果より、木星磁場圏の大域的磁力線構造は、太陽風と同時に、木星自身の高速自転に大きな影響を受けていることがはっきりしたと示された。また、磁気圏尾部における磁気再結合が、磁気圏内のプラズマ対流構造に大きな影響を与えていることがわかった。これらの構造が、太陽風動圧の強度やIMFの極性など太陽風パラメータのわずかな差異に応答し、定性的にも変化することが明らかになった。
三好 隆博; NEXTグループ
JAERI-Research 2000-023, 17 Pages, 2000/05
JAERI-Research-2000-023.pdf:0.88MB
トーラス配位における高
プラズマのダイナミクスに関するMHDシミュレーション研究に向けて、新たに、有限体積-スペクトル法に基づく圧縮性MHD方程式の離散化公式を提出した。本手法では、ポロイダル断面においてセル中心有限体積法を、トロイダル方向の微分演算子に関してはスペクトル法を適用した。ただし、磁場の発散ゼロを数値的に満足し続けるよう、回転演算子のポロイダル成分に関してのみ三角形セル辺の中点に定義した。ここでは、磁場と半径の積が三角形セル内で線形に分布していると仮定した。本離散化により、実形状プラズマのシミュレーションが数値的な特異性なく処理可能になると期待される。
鈴木 喜雄; 林 隆也*; 三好 隆博; 岸本 泰明; NEXTグループ
プラズマ・核融合学会誌, 76(3), p.288 - 294, 2000/03
近年、核融合装置への燃料供給手法の一つとしてコンパクトトロイド(CT)入射法が注目されている。しかしながら、入射されたCTのダイナミクス及び炉心中心部への到達条件などについては、相互作用の複雑性のため、まだ十分には理解されていない。本研究ではこれらを解明するため、核融合装置をモデル化したターゲット磁化プラズマ中へスフェロマック型CT(SCT)を入射する3次元磁気流体(MHD)シミュレーションを行っている。今回新たに、磁気圧力と磁気張力の両方によってSCTが減速される理論モデルの構築を行い、シミュレーション結果との比較を行った。その結果、SCTの減速機構として磁気張力の効果が重要であること、磁気リコネクションがこの力を緩和する働きを持っていることを示唆することが明らかにされた。
tokamak plasmas影井 康弘; 岸本 泰明; 三好 隆博*
no journal, ,
本講演では、数値トカマク実験(NEXT)計画の下で新たに開発された「有限体積/スペクトル法」に基づく非線形トロイダルシミュレーションコードについて、その解析手法を示すとともに、当コードを用いて行った高ベータトカマクプラズマの圧縮性MHDシミュレーションの結果について報告する。特に、エネルギーソースやスケールの異なる低n電流駆動モード(内部キンクモード)と高n圧力駆動モード(バルーニングモード)の両者に対して線形不安定であるようなプラズマについて、言わば「マルチスケールシミュレーション」を実行し、高ベータトカマクプラズマの巨視的な低n電流駆動モードの微視的な高n圧力駆動モードとの相互作用に関して、その非線形ダイナミクスを明らかにした。
影井 康弘; 岸本 泰明; 三好 隆博*
no journal, ,
本講演では、圧縮性MHD方程式に基づく非線形トロイダルシミュレーションにより得られた高ベータトカマクプラズマのMHD不安定性の成長過程の非線形ダイナミクスについて報告する。特に、エネルギーソースやスケールの異なる低n電流駆動モード(内部キンクモード)と高n圧力駆動モード(バルーニングモード)の両者に対して線形不安定であるようなプラズマについて、言わば「マルチスケールシミュレーション」を実行し、高ベータトカマクプラズマの巨視的な低n電流駆動モードの微視的な高n圧力駆動モードとの相互作用に関して、その非線形ダイナミクスを明らかにした。
プラズマの非線形MHDダイナミクス影井 康弘; 岸本 泰明; 三好 隆博*
no journal, ,
本講演では、高トカマクプラズマの磁気流体(MHD)不安定性の成長過程の非線形ダイナミクスについて、圧縮性MHD方程式に基づく非線形トロイダルシミュレーションにより解析した結果の報告を行う。特に、スケールやエネルギーソースの異なる低波数電流駆動モード(内部キンクモード)と高波数圧力駆動モード(バルーニングモード)の両者に対して線形不安定であるような高トカマクプラズマについて非線形解析を行っており、同一ポロイダル断面上の隣接有理面間を結合しているバルーニングモード構造が、内部キンクモードの成長によるトロイダル方向のモード結合の影響によって変化し、線形成長の飽和に至る可能性があることを新たに明らかにしている。
影井 康弘; 岸本 泰明; 三好 隆博*
no journal, ,
本講演では、高ベータトカマクプラズマの磁気流体(MHD)不安定性の成長過程の非線形ダイナミクスについて、圧縮性MHD方程式に基づく非線形トロイダルシミュレーションにより解析した結果の報告を行う。特に、スケールもエネルギー源も異なるモードである内部キンクモードとバルーニングモードの両者に対して同時に線形不安定な高ベータトカマク配位についての非線形シミュレーションを実行しており、それら両モード間の非線形相互作用によって、バルーニングモードは成長を阻害され、ヘリカル状のフィンガー構造を形成しながら飽和に至る可能性があることを新たに明らかにしている。
影井 康弘; 岸本 泰明; 三好 隆博*
no journal, ,
本講演では、高ベータトカマクプラズマの磁気流体(MHD)不安定性の成長過程の非線形ダイナミクスについて、圧縮性MHD方程式に基づく非線形トロイダルシミュレーションにより解析した結果の報告を行う。特に、スケールもエネルギー源も異なるモードである内部キンクモードとバルーニングモードの両者に対して同時に線形不安定な高ベータトカマク配位についての非線形シミュレーションを実行しており、それら両モード間の非線形相互作用によってバルーニングモードのモード構造が変化し、その結果、成長を阻害されて飽和に至ることを新たに明らかにしている。
影井 康弘; 岸本 泰明; 三好 隆博*; 武智 学
no journal, ,
プラズマ理論シミュレーショングループでは、数値トカマク実験(NEXT)計画の一環として、トカマクプラズマの磁気流体(MHD)現象の非線形ダイナミクスの解明と予測・制御を目指した3次元full-MHDシミュレーションコードの開発を進めている。本講演では、われわれが開発した有限体積-擬スペクトル法MHDコード(MHFVSPコード)を、従来の固定境界問題から実環境下の自由境界問題へ拡張するための計算モデルの改善について述べ、そのようなモデルを実装した新しいコードを用いて行った自由境界シミュレーションの結果を議論する。
影井 康弘; 岸本 泰明; 三好 隆博*; 武智 学
no journal, ,
本講演では、数値トカマク実験(NEXT)計画に基づいて開発中である有限体積法full-MHDシミュレーションコード(MHFVSPコード)について、18年度新たに開発に成功した三角形要素・非構造格子版のコードの解析手法、及び、それらのコードによるMHD不安定性の非線型発展に関する計算結果を報告する。これまでのMHFVSPコードは、最も単純な矩形座標系の離散化式に基づいてコーディングされていたために、解析形状に任意性がなかった。そこで、多数の三角形要素を用い、各要素に解析変数をスタガード配置した場合について、MHD方程式の離散化式を導き、これをもとにした新たなシミュレーションコードを作成した。これにより、プラズマ表面形状を正確に表す解析が可能になった。さらに、正確に表された表面の外側に存在する真空部までを含めて解析を実行するために、真空部を擬真空で表した解析コードを開発した。これらの開発コードの計算手法と、MHFVSPコードを用いて解析した高nバルーニングモードに及ぼすn=1キンクモードの非線型効果について述べる。
影井 康弘; 岸本 泰明; 三好 隆博*
no journal, ,
数値トカマク実験(NEXT)研究の一環として、有限体積法に基づく新しい圧縮性MHDシミュレーションコードの開発を進めている。昨年の年会では、矩形構造格子を用いた計算モデルによる内部MHDモードの解析結果を発表したが、同じ計算モデルを用いて外部MHDモードの解析を進めることは困難であると予想される。なぜなら、外部MHDモードの解析を進めるにあたっては、新たに真空領域を計算領域に含める必要があり、プラズマと真空の境界面近傍に十分な空間解像度を要請されることから、矩形構造格子では計算資源の観点からも十分な解析が行えないからである。そこで、計算格子点を任意に配置可能な非構造格子による計算コードを、今年度開発した。本講演では、新たに開発に成功した三角形要素の非構造格子を用いた圧縮性MHDシミュレーションコードのアルゴリズムの詳細と、当コードを用いたベンチマークテストの初期結果について発表した。
影井 康弘; 徳田 伸二; 岸本 泰明; 三好 隆博*
no journal, ,
本発表では、初期値問題としての外部MHDモードの解析を目指して、講演者らが開発を進めている有限体積法に基づく3次元磁気流体(MHD)シミュレーションコードについて、計算手法の詳細と開発の現状について述べる。3次元MHDシミュレーションコード、"TGIF"は、圧縮性MHD方程式の時間積分を解いて、トカマクプラズマのMHD的振る舞いを解析するコードである。本コードの特長は、まず第一に、真空を高抵抗プラズマで擬似的に表現する「擬真空モデル」を使って、自由境界問題としてのMHDモードの時間発展を計算できることにある。また、そのような自由境界問題を取り扱うことに関連して、形状適合性に優れた非構造格子に対応したコードであるという特色を持つ。すなわち、擬真空モデルを用いた自由境界モードの計算では、プラズマ抵抗の時間発展を解いて、その分布によってプラズマ-擬真空の境界位置が定まることから、境界付近の高い空間解像度と優れた形状適合性が必要であり、本コードでは、三角形非構造格子による有限体積法を用いている。そこで、本発表では、まずこれらの計算モデルと手法を示し、次に、開発コードによるトカマク外部MHDモードのテスト計算の結果を議論する。また、機構の大型計算機による数百CPUの大規模並列計算(理論性能:数テラフロップス,実行性能:数百ギガフロップス)の性能測定結果についても報告を行う。
影井 康弘; 徳田 伸二; 三好 隆博*
no journal, ,
初期値問題としての外部MHDモードの解析を目指して、講演者らが開発を進めている3次元MHDシミュレーションコード,TGIFコードは、圧縮性MHD方程式の時間積分を解いて、トカマクプラズマのMHD的振る舞いを解析するコードである。本コードは、解析モデルの形状任意性に富み、磁場の非発散条件を自然に満たすことが可能な、有限体積法に基づく新しい離散化手法を実装しており、講演のはじめに、その解析アルゴリズムを述べる。次に、開発コードによる静止平衡プラズマにおける外部MHDモードの解析結果を、固有値問題解析コードの結果と比較して議論し、計算結果の物理的妥当性の検証により、解析コードの性能を評価する。
影井 康弘; 徳田 伸二; 三好 隆博*
no journal, ,
初期値問題としての外部MHDモードの解析を目指して、講演者らが開発を進めている3次元MHDシミュレーションコード,TGIFコードは、圧縮性MHD方程式の時間積分を解いて、トカマクプラズマのMHD的振る舞いを解析するコードである。本コードは、解析モデルの形状任意性に富み、磁場の非発散条件を自然に満たすことが可能な、有限体積法に基づく新しい離散化手法を実装しており、講演のはじめに、その解析アルゴリズムを述べる。次に、開発コードによる静止平衡プラズマにおける外部MHDモードの解析結果を、固有値問題解析コードの結果と比較して議論し、計算結果の物理的妥当性の検証によって解析コードの性能を評価する。また、本研究における機構の大型計算機の活用法に関して、大規模並列計算のための並列化手法や実行性能等を報告する。
