Phase reduction analysis for spatiotemporal synchronization of traveling and oscillating convection in coupled rotating annuli

耦合旋转环中行进和振荡对流时空同步的相位还原分析

基本信息

批准号：
20K03797
负责人：
河村洋史
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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

結合させた一対の進行振動対流の間の位相同期現象が、大気大循環の模型実験系である回転水槽実験系において観察されている。本研究では、回転水槽実験系の進行振動対流に対する位相縮約法を定式化して、結合回転水槽における進行振動対流の時空間的な同期現象を位相縮約解析する。２０２２年度は、２０２１年度からの継続課題として、単体の回転水槽実験系の進行振動対流に関する直接数値計算および位相縮約解析を実施した。具体的には、周期外力を受けた回転水槽における進行振動対流の強制同期ならびにインパルス摂動を受けた回転水槽における進行振動対流の位相応答を計算した。そして、位相応答から求めた位相感受関数を用いて、強制同期に関する直接数値計算結果と位相縮約解析結果を比較した。さらに、位相感受関数を用いて、強制同期に最適な周期外力を解析した。現在、最適な周期外力を受けた回転水槽の強制同期を計算中である。加えて、次の研究活動を行った。第一に、拘束条件を持つ偏微分方程式の位相縮約法と埋め込み境界射影法の融合によるカルマン渦列の位相縮約解析に関する主筆論文が出版された。そして、Physical Review FluidsのEditors' Suggestionに選出された。さらに、カルマン渦列の強制同期に最適な周期外力を解析した。現在、論文執筆中である。第二に、２０２１年度からの継続課題として、準２年周期振動を記述するシンプルな偏微分方程式モデルに対する位相縮約法の定式化ならびに一般的な強制同期の最適化手法の開発および検証に関する研究成果の論文化を進めた。特に、準２年周期振動の強制同期に最適な周期外力を解析した。最後に、集団振動を示す結合素子ネットワークの同期現象に対するベイズ推定に基づくデータ駆動型解析手法に関する共著論文が出版された。その発展問題として、現在、時空間リズムを示す反応拡散系に対して検証中である。

在旋转的水族馆实验系统中观察到了一对耦合进行对流的一对耦合进行对流之间的相锁现象，这是一种用于一般气氛循环的模型实验系统。在这项研究中，我们为在旋转的水族馆实验系统中制定了一种逐步对流的相减少方法，并分析了耦合旋转水族馆中进行性对流的时空同步现象。在2022财年，作为从2021财年开始的一个持续问题，进行了直接数值计算和单个旋转水族馆实验系统中进行性振动对流的相位减少分析。具体而言，计算了受到脉冲水族馆中受到冲动扰动的旋转水族馆的旋转水族馆的强制同步，以及旋转外部力量的旋转水族馆和渐进振动对流的相响应。然后，使用从相位响应获得的相灵函数进行比较的直接数值计算结果和相还原分析的结果。此外，相位灵敏度函数用于分析最佳的周期性外力，以实现强制同步。目前，我们正在计算接收最佳周期性外力的旋转水族馆的强制同步。此外，开展了以下研究活动：首先，通过融合了约束偏微分方程和嵌入式边界投影方法的相还原方法的融合，已经发表了有关卡尔曼涡流序列相减少的分析。他还被选为有关物理审查流体的编辑建议。此外，分析了强迫卡尔曼涡流序列同步的最佳周期外力。他目前正在写论文。其次，作为2021财政年度的持续问题，我们促进了有关简单偏微分方程模型的相减少方法的研究培养结果，该方程描述了半生产年度周期性振荡，以及一般强制同步优化方法的开发和验证。特别是，分析了强迫半循环振动同步的最佳周期外力。最后，一份基于贝叶斯估计的数据驱动分析技术的共同作者的论文，对展示集体振荡的耦合设备网络的同步现象进行了发布。作为一个发展问题，我们目前正在研究表现出时空节奏的反应扩散系统。