Mathematical analyses on predictions and controls for stable structures of free boundaries with feedback-type phase changes

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本研究計画では、「(A)フィードバック型形態変動を伴う自由境界の数学モデルの構築」「(B)最適制御問題の提案と数学解析」「(C)自由境界の形態変化に対する考察」「(D)数値計算による結果の再検証」の４つの課題を活動の柱としている。令和４年度では(A)(B)(C)の３つに重点を置いた活動を展開し、以下の研究成果を得た。[課題(A)に関する成果] 研究対象とする結晶粒界運動の数学モデルに対し、「数学モデルの特異性の緩和」と「未解決であった解の一意性」の双方を実現可能とする独自の数学モデルを考案した。令和4年度はその基礎方程式である「重み付き擬放物型全変動流」を研究対象とした。その上で、通常の放物型全変動流との相違点の解明を目的とする活動を展開し、国内研究集会2件において得られた成果を発表した。[課題(B)に関する成果] 前年度からの継続課題である、一般多次元における結晶粒界運動の温度最適制御理論を完成させ、査読付き論文1編の形で研究成果を発表した。また、結晶粒界運動モデルの時間周期系における制御問題の研究にも取り組み、その一環として結晶粒界運動モデルの時間周期解に関する研究成果を、国内研究集会1件において発表した。更に、仮似変分構造に支配される自由境界の最適制御問題に関する課題遂行も順調に進捗しており、今年度では処罰項による独自の近似解法に関する研究成果を、国内研究集会1件において発表した。[課題(C)に関する成果] 現在考察中の結晶粒界運動モデルでは、結晶方位を表す角度が1種類しかない事が要改良点となっている。令和4年度では、この点を改良した3次元モデルの数学解析に新たに着手し、3次元結晶粒界に対する幾何学的精密解析に向けた研究活動を開始した。今年度では、先ずは上記の改良型3次元モデルの解の存在の保証まで進捗しており、査読付き論文1編の形で研究成果を発表した。