A new scenario of dust growth in protoplanetary disks explored through large-scale direct numerical simulations of turbulence

通过大规模湍流直接数值模拟探索原行星盘中尘埃生长的新场景

基本信息

  • 批准号:
    20H01948
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 10.82万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2020-04-01 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

原始惑星系円盤のダスト成長の新シナリオ構築のため乱流の大規模直接数値計算(DNS)を活用した研究を進めている。本研究では高レイノルズ数の乱流 (格子点数4096の3乗、Re=36500) のDNSにおいて、膨大な数(2048の3乗個×慣性の大きさの異なる8種類)の慣性粒子の運動を追跡し、渦度の強さと慣性粒子の付着率に負の相関があることを確認し、渦から弾き出された場所でダストの低速衝突が起きうることを示唆する結果を得た。衝突相対速度が大きいため付着率が小さいと思われていたサイズの大きい粒子ほど、この相関が特に強いことから慣性の大きい粒子が渦から弾き出されて集中する非アクティブ領域においてダストが寡占的に成長する可能性が示唆された。そこで、付着成長が進む領域において慣性粒子の運動を解析した結果、乱流による慣性粒子のクラスタリング効果によって、粒子密度が最大で平均の数十倍になり、低速での衝突数が多い領域が存在することが分かった。また、高レイノルズ数乱流では渦クラスタ構造が形成され、その内外での渦度の強さによる領域の二極化が進んでいることを確認した。そして、高レイノルズ数乱流の渦度の小さい領域における粒子の運動では特に系全体の付着率に比べ、かなり高い付着率が得られること、および、このような領域では、付着成長して大きくなった粒子の増加率が高く、粒子が寡占的に成長する可能性が高いことが分かった。なお、乱流による慣性粒子のクラスタリング効果で渦度の小さい領域に一旦集中した粒子はその後の相対拡散が、平均的な相対拡散より抑制されることを示す結果を乱流DNSによる粒子の時系列データの解析から得ている。
Original and confused has drifted back towards ¥ disk galaxies の ダ ス ト の the new シ ナ リ オ build の た め turbulence の mass directly the numerical calculation (DNS) を use し を た research into め て い る. This study で レ high レ ノ ノ ズ number of turbulence (4096 grid points, 3乗, Re= 36,500) の DNS に お い て, expands な number (2048 の 3 乗 x inertia の き さ の different な る 8 species) の inertial particles moving の を tracing し, strong vorticity の さ と の pay rate of the inertial particles に negative の phase masato が あ る こ と を confirm し, vortex か ら 弾 き out さ れ た places で ダ ス ト の low-speed conflict since が き う る こ と を in stopping す た を る results. Conflict phase velocity seaborne が big き い た め pay rate が small さ い と think わ れ て い た サ イ ズ の big き い particle ほ ど, こ の phase masato が, strong に い こ と か ら large inertia の き い particle が vortex か ら 弾 き out さ れ て concentrated す る non ア ク テ ィ ブ field に お い て ダ ス ト が oligopolistic に growth す が る possibility in stopping さ れ た. そ こ で, pay growth が into む に お い て inertial particles moving の を parsing し た results, turbulence に よ る inertial particles の ク ラ ス タ リ ン グ unseen fruit に よ っ て が, particle density maximum average で の dozens of times に な り, low-speed で conflict の several が が い field more す る こ と が points か っ た. ま た, high レ イ ノ ル ズ number turbulence で は vortex ク ラ ス が タ structure formation さ れ, そ の inside and outside で の vorticity の strong さ に よ の two polarization が る field into ん で い る こ と を confirm し た. そ し て, high レ イ ノ ル ズ number turbulence の vorticity の small さ い field に お け る particles moving の で は, に に all の pay the rate than べ, か な り high い pay the rate が ら れ る こ と, お よ び, こ の よ う な field で は, pay the growth し て big き く な っ た の raised rates high が く, particles が oligopolistic に す growth likely が る い こ と か が points Youdaoplaceholder0. な お, turbulence に よ る inertial particles の ク ラ ス タ リ ン グ unseen fruit で vorticity の small さ に い field once concentrated し た particle は そ の の phase after scattered が company polices, the average company, seaborne な phase よ り inhibit さ れ る こ と を す results indicated を turbulence DNS に よ る particles の series デ ー タ の parsing か ら must て い る.

项目成果

期刊论文数量(35)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
原始惑星系円盤における乱流とダスト成長
原行星盘中的湍流和尘埃生长
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    河原昌平;梅村雅之;石原卓
  • 通讯作者:
    石原卓
一様等方性圧縮等温乱流の直接数値シミュレーション
均匀各向同性压缩等温湍流的直接数值模拟
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    元塚 博貴;櫻井 幹記;石原 卓
  • 通讯作者:
    石原 卓
宇宙物理における乱流現象解明のための計算科学 ー原始惑星系円盤乱流中のダスト成長ー
阐明空间物理学中的湍流现象的计算科学 - 原行星盘湍流中的尘埃生长 -
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    有賀麻貴;福井康雄;佐野栄俊;早川貴敬;立原研悟;井上剛志;Gavin Rowell;Sabrina Einecke;星野 亮;池田思朗;石原 卓
  • 通讯作者:
    石原 卓
乱流の大規模DNSを用いた大気汚染物質拡散データベースの構築
利用大规模湍流DNS构建空气污染物扩散数据库
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Ando Hiroki;Fujisawa Yukiko;Sugimoto Norihiko;Takagi Masahiro;Matsuda Yoshihisa;池田思朗;梅畑豪紀;石原 卓
  • 通讯作者:
    石原 卓
Delft University of Technology(オランダ)
代尔夫特理工大学(荷兰)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

石原 卓其他文献

PCR-MRD assay targeting KMT2A genomic breakpoint fusion sequence in infants with ALL
针对 ALL 婴儿 KMT2A 基因组断点融合序列的 PCR-MRD 检测
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    石原 卓;山田 朋美;荒川 ゆうき;宮村 能子;出口 隆生;堀 壽成;野上 由貴;石丸 紗恵;高地 貴行;矢野 未央;佐々木 伸也;齋藤 明子;真部 淳;堀部 敬三;今村 俊彦;富澤 大輔;真田 昌
  • 通讯作者:
    真田 昌
Sustained Simulation Performance 2012, Part IV: Computational Engineering Applications and Coupled Multi-physics Simulations: Numerical Investigation of Nano-Material Processing by Thermal Plasma Flows
持续仿真性能 2012 年,第四部分:计算工程应用和耦合多物理场仿真:热等离子体流纳米材料加工的数值研究
  • DOI:
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    西 陽一郎;中島 潤之;茂田 正哉;伊澤 精一郎;福西 祐;小林勇貴,田中義人,吉野正人;井関雄介,渡辺崇;地村啓,吉野正人,鈴木崇司;石原 卓;Masaya Shigeta;Masaya Shigeta
  • 通讯作者:
    Masaya Shigeta
Widely distributed cold gas and dust within a z=3 giant Lyα blob
z=3 巨大 Lyα 斑点内广泛分布的冷气体和尘埃
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Bozoki Tamas;Satori Gabriella;Williams Earle;Mironova Irina;Steinbach Peter;Bland Emma C.;Koloskov Alexander;Yampolski Yuri M.;Budanov Oleg V.;Neska Mariusz;Sinha Ashwini K.;Rawat Rahul;Sato Mitsuteru;Beggan Ciaran D.;Toledo-Redondo Sergio;Liu Yakun;Boldi;石原 卓;梅畑豪紀
  • 通讯作者:
    梅畑豪紀
高レイノルズ数乱流中の強い剪断層と圧力場のデータ解析
高雷诺数湍流中强剪切层和压力场的数据分析
  • DOI:
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Z. Chen;K. Koyama;M. Uesaka;M. Yoshida;Genki Yoshikawa;石原 卓
  • 通讯作者:
    石原 卓
液体窒素処理骨骨折に対し有茎腓骨移植を行い骨癒合を得た大腿骨骨肉腫の1例
股骨骨肉瘤液氮治疗骨折行带蒂腓骨植骨实现骨愈合一例。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    岸 真五;朴木 寛弥;城戸 顕;藤井 宏真;塚本 真治;近藤 裕美子;小畠 康宜;村田 景一;清水 隆昌;中野 健一;竹下 泰史;石原 卓;嶋 緑倫;田中 康仁
  • 通讯作者:
    田中 康仁

石原 卓的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('石原 卓', 18)}}的其他基金

乱流の超大規模数値実験データベース公開方法の開発
开发一种发布超大规模湍流数值实验数据库的方法
  • 批准号:
    13750059
  • 财政年份:
    2001
  • 资助金额:
    $ 10.82万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
2次元的渦面の運動の数値計算法の開発
二维涡旋表面运动数值计算方法的发展
  • 批准号:
    07740149
  • 财政年份:
    1995
  • 资助金额:
    $ 10.82万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)

相似海外基金

Turbulence and transport in the presence of electromagnetic fluctuations and supra-thermal particles in tokamaks.
托卡马克中电磁波动和超热粒子存在下的湍流和传输。
  • 批准号:
    EP/W026341/1
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 10.82万
  • 项目类别:
    Fellowship
Investigation of coexistence states between magnetohydrodynamic turbulence and non-thermal particlesermal particles
磁流体动力湍流与非热粒子热粒子共存状态的研究
  • 批准号:
    23K03353
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 10.82万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Turbulence and Energetic Particles in Interplanetary and Interstellar Spaces
行星际和星际空间中的湍流和高能粒子
  • 批准号:
    RGPIN-2022-03604
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 10.82万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Regimes of particle settling for finite-sized particles in the inertial range of turbulence
湍流惯性范围内有限尺寸颗粒的颗粒沉降规律
  • 批准号:
    2211704
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 10.82万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CDS&E: Feedback of energetic particles on plasma turbulence
CDS
  • 批准号:
    1907876
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 10.82万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Targeting Turbulence Using Smart Particles
合作研究:使用智能粒子瞄准湍流
  • 批准号:
    1905288
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 10.82万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Targeting Turbulence Using Smart Particles
合作研究:使用智能粒子瞄准湍流
  • 批准号:
    1904953
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 10.82万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Fundamental study on interactions between small solid particles and turbulence
固体小颗粒与湍流相互作用的基础研究
  • 批准号:
    18K03925
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 10.82万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Study on the formation mechanism of the size-distribution spectrum of atmospheric aerosol particles using the statistical theory of turbulence
利用湍流统计理论研究大气气溶胶颗粒粒径分布谱形成机制
  • 批准号:
    18K13611
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 10.82万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Study on anisotropic dispersion of particles in turbulence
湍流中颗粒各向异性色散研究
  • 批准号:
    18K13692
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 10.82万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了