セルフコンシステントなダイナモ過程の理論シミュレーション研究

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ダイナモ過程は電磁流体の運動エネルギーを源とする磁気エネルギーの再生機構であると共に、磁場構造の自己組織化過程とみなすこともできる。本研究では、数値シミュレーション手法を駆使し、高非線型領域において定常的構造を持つダイナモ解が周期的構造あるいは非周期的構造を持つ解にそれぞれ分岐する可能性及びその条件を調べた。研究成果は以下の通りである。(1)回転球殻中の熱対流および2重拡散対流に関する並列化3次元シミュレーションコードを開発し、シミュレーションを実施した。(2)テイラー数T=1^05、プランドル数P=1の場合、臨界レーリー数近傍の対流は南北にそった3対の定常的に西向きヘドリフトするロールとなる。レーリー数が増加すると、臨海レーリー数の3倍程度で解は定常解から非定常解へ遷移する。非定常解は3対のロール解と4対のロール解が非周期的に交互に支配的になる時間的挙動を示す。(3)2重拡散対流の場合、ドリフトロール解と周期振動解の重ね合わせで記述できる解が出現する。レーリー数を増加させると、振動解の振幅が次第に増加する。さらにレーリー数を大きくすると、ロールのドリフトの向きが東側へ変る。(4)対流シミュレーションで得られた速度場を使い、運動学的ダイナモモデルによる固有値計算を行なった。その結果、双極子解の固有値が4重極子解の固有値より大きいことを見いだした。