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論文

Self-organization of zonal flows and isotropic eddies in toroidal electron temperature gradient driven turbulence

河合 智賀*; 井戸村 泰宏; 小川 雄一*; 山田 弘司*

Physics of Plasmas, 27(8), p.082302_1 - 082302_11, 2020/08

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Physics, Fluids & Plasmas)

弱磁気シアにおける大域的ジャイロ運動論モデルに基づいてトロイダル電子温度勾配駆動(ETG)乱流を調べた。大域的分布効果のために高トロイダルモード数nのトロイダルETGモードは外側の磁気面で励起され、強い線形分散をもたらす。この結果得られる非等方な波-乱流境界とエネルギー逆カスケードが帯状流の自己組織化を生成する。これは大域的ジャイロ運動論モデル特有の機構である。この自己組織化はランダムノイズによって初期化した減衰乱流とトロイダルETG乱流の両方で確認された。また、イオン電子温度比と乱流強度が決める臨界パラメータによってこの自己組織化過程が帯状流と等方的渦を生成することも示した。

論文

Impact of plasma parameter on self-organization of electron temperature gradient driven turbulence

河合 智賀*; 井戸村 泰宏; 前山 伸也*; 小川 雄一*

Physics of Plasmas, 24(4), p.042303_1 - 042303_13, 2017/04

AA2017-0111.pdf:7.14MB

 被引用回数:1 パーセンタイル:89.76(Physics, Fluids & Plasmas)

ジャイロ運動シミュレーションとHasegawa-Mima (HM)方程式に基づいてスラブ電子温度勾配駆動(ETG)乱流の自己組織化を調べた。自己組織化乱流構造のスケールと異方性は、Rhinesスケールと、HM方程式の断熱応答項によって与えられる特徴的なスケールによって変化する。前者は線形波分散と非線形乱流カスケードの競合によって決定され、後者は乱流カスケードが妨げられるスケールとして与えられる。これらのスケールは、密度勾配、温度勾配、イオンと電子の温度比などのプラズマパラメータによって制御される。プラズマパラメータに依存して、ETG乱流は大きく異なる輸送レベルを与える等方的乱流、もしくは、帯状流のいずれかを示すことがわかった。プラズマパラメータにかかわらず変調不安定性が帯状流を励起するが、最終的な乱流構造は自己組織化過程によって決定される。

論文

プラズマ・核融合シミュレーションの発展と将来への期待; 磁場閉じ込め核融合の観点から

岸本 泰明

プラズマ・核融合学会誌, 80(5), p.390 - 395, 2004/05

近年の高性能の磁場閉じ込め核融合プラズマは、プラズマ中にさまざまな構造を形成することによって達成しており、そこでは時空間スケールの異なった物理過程が複合的に寄与している。そのような複雑かつ複合的な性質を持つプラズマの理解にあたっては大規模シミュレーションに基づく研究が本質的である。本論文では、このようなプラズマの構造形成を支配する物理的な素過程を論じるとともに、幅広いダイナミックレンジを包含する将来の数値シミュレーションの展望を提案する。

論文

Numerical study of zonal flow dynamics and electron transport in electron temperature gradient driven turbulence

Li, J.; 岸本 泰明

Physics of Plasmas, 11(4), p.1493 - 1510, 2004/04

 被引用回数:57 パーセンタイル:12.01(Physics, Fluids & Plasmas)

トカマクプラズマにおける電子温度勾配(ETG)駆動乱流が、断熱イオン応答を仮定した3次元ジャイロ流体モデルに基づいて解析された。論文ではおもに、ETG乱流が生成する帯状流のダイナミックスとそれに伴う電子の熱輸送が議論されている。高い電子のエネルギー閉じ込めが弱磁気シア領域において見いだされ、それらは、弱磁気シアに伴うETG乱流の抑制効果よりも、帯状流形成に伴う乱流の自己形成の結果であることを示している。特に、弱磁気シアはETG乱流における帯状流成分の増大により有利であることが示された。

論文

Searching for pattern-forming asynchronous cellular automata; An Evolutionary approach

鈴土 知明

Lecture Notes in Computer Science 3305, p.151 - 160, 2004/00

本論文は質量保存則を満たす2次元非同期セルオートマトン(CA)のパターン形成について議論したものである。これまで、遺伝的アルゴリズム(GA)によってパターン形成セルオートマトンを探索する方法を紹介し、それによって数種類のパターン形成CAが見つかったことを報告した。今回は、上記の方法によって得られたもののうち1種類のパターン形成ルール群を統計的に解析し、それによりそのパターン形成に必要なメカニズムの解明について議論した。この解析によって問題となったパターン形成に必要な幾つかの基本的な論理が明らかになったが、パターン形成のすべてを説明することはできなかった。よって、パターン形成には異なった遷移則間になんらかの協調作用が存在するものと思われる。

論文

異なった時空間スケールが関与する多階層プラズマシミュレーション研究; 現状からの展望, まえがき

岸本 泰明

プラズマ・核融合学会誌, 79(5), p.460 - 463, 2003/05

「異なった時空間スケールが関与する多階層シミュレーション研究」の視点に基づいて、プラズマが本質的役割を果たす基礎学術分野,磁場核融合分野,レーザー核融合分野,宇宙・天体分野の多階層シミュレーション研究の現状と今後の展開に関して、大規模計算機を中心とした計算科学の視点を含めてレビューしたものである。

論文

Pattern formation induced by co-deposition of Ni and C$$_{60}$$ on MgO(100)

Vacik, J.; 楢本 洋; 鳴海 一雅; 山本 春也; 宮下 喜好*

Journal of Chemical Physics, 114(20), p.9115 - 9119, 2001/05

 被引用回数:19 パーセンタイル:45.75(Chemistry, Physical)

MgO単結晶基板上に、高温で(500$$^{circ}C$$)共蒸着(Ni+C$$_{60}$$)した場合に形成される縞状パターンの形成過程について考察したものである。微細構造については、種々の分光学的手法により、1本の縞は、高分子化したC$$_{60}$$に被覆されたNi微粒子が多数鎖状に連結したものであることを明らかにした。パターン形成のメカニズムについては、非親和性のNiとCの相分離とそれに付随する応力伝播により説明した。

論文

Mesoscopic patterning induced by co-deposition of C$$_{60}$$ and Ni on the MgO(100) single crystal

Vacik, J.; 楢本 洋; 鳴海 一雅; 山本 春也; 宮下 喜好*

Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.648, p.P3.50.1 - P3.50.6, 2001/00

親和性の低いNiとC$$_{60}$$を高温で同時蒸着することにより、基板の結晶構造に影響されない、同心円状の縞状構造が観察された。顕微ラマン分光法、走査型電子顕微鏡観察、及びオージェ電子分光法により、一本の縞模様は、高分子化したC$$_{60}$$で被覆されたNi微粒子が鎖状に連結したものであることを明らかにした。論文では、この構造解析の結果を基に、Niの析出に伴って誘起される応力波の伝播による縞状構造について議論している。

論文

Large coherent structure formation by magnetic stretching term in two-dimensional MHD turbulence

石澤 明宏*; 服部 裕司*

Journal of the Physical Society of Japan, 67(12), p.4302 - 4303, 1998/12

 被引用回数:7 パーセンタイル:47.66(Physics, Multidisciplinary)

電磁流体乱流は太陽風、トカマクのディスラプション時などにみられる、非常に乱雑なプラズマの流れである。電磁流体乱流の特徴は、自己組織化によって、この乱雑な構造の中に秩序的な構造が現れることである。電磁流体乱流の複雑性はその非常に強い非線形性に起因する。この非線形性を生じさせる非線形項は、電磁流体方程式の中にいくつかある。これらの非線形項の中でどの項が自己組織化に寄与しているのかを調べ、自己組織化の過程を理解することが論文の目的である。トカマクプラズマのような、強いトロイダル磁場がある場合、プラズマの運動はその磁場に垂直な面内に限られ二次元的になるので二次元電磁流体の乱流を考える。そして乱流の統計理論を用いて解析を行った。その結果、電磁流体方程式の中の磁場の引きのばし項によって秩序構造が生成されることを明らかにした。

論文

Wavelet analysis of two-dimensional MHD turbulence

石澤 明宏*; 服部 裕司*

Journal of the Physical Society of Japan, 67(2), p.441 - 450, 1998/02

 被引用回数:11 パーセンタイル:38.16(Physics, Multidisciplinary)

電磁流体乱流のエネルギースペクトルは、慣性領域でKraichnanの相似則に従うことが知られていたが、近年、直接数値計算の結果、この相似則からのずれが確認されている。電磁流体方程式の直接数値計算の結果を、スケールと位置の情報を同時に表現できるウェーブレット展開を用いて解析した。その結果、実空間の全領域が、Kraichnanの相似則に従う乱流領域と、孤立したカレントシートに関連した相似則に従う秩序領域、の二つの領域が構成されることを示し、エネルギーの散逸構造が空間的に非一様であることに起因して、エネルギースペクトルがKraichnanの相似則からずれることを明らかにした。

論文

Theory of self-organized critical transport in tokamak plasmas

岸本 泰明; 田島 俊樹*; W.Horton*; LeBrun, M. J.*; J.Y.Kim*

Physics of Plasmas, 3(4), p.1289 - 1307, 1996/04

 被引用回数:67 パーセンタイル:11.63(Physics, Fluids & Plasmas)

トカマクプラズマにおけるイオン温度勾配(ITG)モード不安定性とそれに伴う異常熱輸送の理論及び粒子シミュレーション研究が報告されている。トカマクにおいて励起されるITGモードは、トロイダル結合の効果により径方向に広がった巨視的な構造を有する。このような巨視的なモード構造は、それに伴う乱流揺動と熱輸送に強い制約をプラズマに与え、その結果温度や密度等のプラズマ分布は臨界勾配近傍で強い自己形成現象を示すことが明らかになった。このような特徴的な熱輸送を説明する「臨界勾配モデル」が提案された。このモデルはトカマク輸送において観測される顕著な現象、(1)ボーム輸送特性、(2)分布の臨界勾配性、(3)半径方向に増大する熱拡散係数、(4)モード励起の間欠性やプラズマ分布の同一性等を統一的に説明することができる。また、熱輸送に対するプラズマ回転等の効果も議論されている。

報告書

適応ファジィ制御の移動ロボットへの応用

塚田 亮; 鈴木 勝男; 藤井 義雄; 篠原 慶邦

JAERI-M 89-191, 25 Pages, 1989/11

JAERI-M-89-191.pdf:0.61MB

本研究では、制御目標として指定した走行曲線に沿って自律的に移動ロボットを走行させる制御問題を設定し、その制御に必要なファジィ制御則を適応学習機能により自動的に学習生成する制御器を設計した。さらに、この適応学習ファジィ制御器の制御特性を移動ロボットを用いた走行実験により明らかにし、良好な制御結果をえることができた。

口頭

Gyrokinetic simulation of electron turbulence spectrum

河合 智賀; 前山 伸也; 井戸村 泰宏; 小川 雄一*

no journal, , 

磁場閉じ込めプラズマ中における帯状流などの構造を形成する過程として、エネルギースペクトルの逆カスケードによる自己組織化現象がその候補として考えられている。一方、第一原理モデルに基づくプラズマ乱流シミュレーションにおいてこれまで乱流スペクトルと自己組織化の関連については検討が進んでいなかった。当研究では、高解像度のVlasovコードを用いたシミュレーションによって電子系乱流のスペクトル構造を明らかにし、その低波長側の構造と自己組織化現象の関連について調べた。

口頭

電子乱流スペクトルのジャイロ運動論的シミュレーション

河合 智賀; 井戸村 泰宏; 前山 伸也; 小川 雄一*

no journal, , 

核融合プラズマの閉じ込め特性を評価する上で乱流輸送をもたらす乱流スペクトルの理解が重要な課題となっている。本研究では、格子モデルに基づく高精度なジャイロ運動論シミュレーションによって電子乱流から帯状流が形成される自己組織化過程を詳細に解析し、帯状流の形成をもたらす乱流スペクトルの構造を明らかにした。

口頭

電子乱流スペクトルのジャイロ運動論的シミュレーション

河合 智賀; 井戸村 泰宏; 前山 伸也*; 小川 雄一*

no journal, , 

磁化プラズマ乱流における流れの構造形成と自己組織化の関連を検討するため、電子乱流のエネルギースペクトル構造をジャイロ運動論的シミュレーションによって評価した。プラズマ密度や電子とイオンの温度比によって反磁性回転に起因する波の分散が変わり帯状流の構造形成の有無に影響すること、また乱流の飽和振幅の大小に依存して自己組織化によるエネルギーの逆カスケードのほか変調不安定性のような直接相互作用から帯状流が形成される過程が見られることが確認された。これらの結果より、電子乱流の構造がプラズマの巨視的パラメータによって大きく変化することを明らかにした。

口頭

Self-organization of plasma turbulence

井戸村 泰宏

no journal, , 

核融合プラズマ乱流はしばしば帯状流のような自己組織化乱流構造を示す。この現象は長谷川-三間(H-M)方程式によって記述される自己組織化描像との類推によって議論されてきた。H-M方程式は乱流スペクトルの双カスケード、Rhinesスケール、断熱応答スケールといったいくつかの重要な特徴を予測するが、これまでにこれらの基礎的な特徴は核融合プラズマ乱流で検証されていない。本講演では電子温度勾配駆動乱流の自己組織化を示し、これらの基礎的な特徴を検証するとともに、その乱流輸送への影響を議論する。

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