プラズマ乱流におけるスケール混合を伴う構造形成

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本研究により以下の成果が上がった。(1) 帯状流による乱流の空間孤立化・空間伝播の選択則を明らかにした。本過程は波動運動論に基づく位相空間における乱流捕捉効果により得られた。トロイダルプラズマを考える事で、帯状流は静的帯状流とGAMと呼ばれる振動ブランチを持つ。この帯状流の選択則によって、静的帯状流が駆動される場合は乱流の空間孤立、GAMが駆動される場合は乱流の弾道伝播が得られることを示した。(2)ストリーマと乱流の相互作用について、乱流捕捉効果の効果を導入した理論解析を行なった。ストリーマ構造内における乱流の捕捉を確認し、実験で観測されている乱流伝播と類似したダイナミクスを見出すことができた。(3) 帯状流と階段状分布の相互作用に新古典効果を導入することで、平均流と帯状流の相互作用の研究に進展があった。今後、詳細を論文化する予定である。(4) データ駆動科学に基づき、乱流輸送の位相ダイナミクスを抽出する手法を開発した。本手法は特異値分解(Singular Value Decomposition)をmulti-fieldに適用できる形で拡張した。開発した手法はプラズマ実験における乱流データに適用され、その有用性が確認された。本手法により、少数自由度で輸送ダイナミクスを解析することが可能となる。