記号力学に基づく非線形時系列解析を用いた、乱流の新しい解析手法構築と制御への挑戦

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流体輸送機器におけるエネルギー損失は乱流が一つの原因である.抵抗を減らすには乱流低減が必要であるが、その強い非線形性により予測し制御することは難しい.例え何らかの制御が効いたとしても、従来の研究が線形ベースの解析手法を用いているため本質的なメカニズムが不明である場合も多い。一方、近年進歩が著しい複雑系科学分野では、情報量という視点から見た非線形現象の解析が盛んである。情報量は、乱雑さを測る尺度である情報エントロピーを用いて定量的に評価されるため、複雑な時系列の波形を持つ乱流の解析に適しているはずである。そこで本研究ではこれまで線形理論に基づいて解析されてきた乱流場を、記号力学に基づく非線形時系列解析により調査し、さらに予測及び制御手法を構築することを目的とする.非線形性を考慮に入れた情報量を用いることで、乱流予測や制御の研究分野を大きく転換させる潜在性を有している。そもそも乱流の本質は強い非線形性であり、解析手法も非線形性を考慮に入れるのは自然である。しかし非線形性を考慮に入れた解析はこれまでに多く実施されておらず、本研究は芽生え期の研究に当たる.本年度は、昨年度に引き続き平行平板間乱流の情報量の空間分布について調べ、情報量として推移ネットワークエントロピーを選び、乱流の壁面近傍の各層におけるダイナックスを詳細に調査した．また軌道不安定性に基づく時系列予測を実施し、その精度が十分であることを示した。本研究および本研究に関連して得られた研究成果は、国際会議発表３件（うち招待公演１件）、国内会議発表４件の公表に結びついた。