Experimental Study on Transport Phenomena of Spatiotemporal Chaos Using Nematic Electroconvection

向列电对流时空混沌输运现象的实验研究

• 批准号: 22K03469
• 负责人: 日高 芳樹
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03469/
• 关键词: 時空カオス; 弱い乱流; 液晶電気対流; ソフトモード乱流; 欠陥乱流; 乱流拡散; 相関関数; 粗視化拡散係数; 輸送現象

これまで、液晶電気対流の時空カオスに混入した微粒子の運動を観測することによって、乱流拡散の性質を明らかにしてきた。今年度はさらに、時空カオスの1つであるソフトモード乱流に混入した微粒子に外力を加えることによって、易動度を測定した。通常のブラウン運動とは異なり、易動度は外力の大きさに依存した。この現象を、ランジュバン方程式とのアナロジーにより考察し、外力によって流れからのずれが生じるため、媒質の粘性の影響が変化することによって起こることを明らかにし、この影響を定量化した。ソフトモード乱流の対流構造の時間変化を測定し、流体の非線形性を変えるプラントル数に相当する実験パラメーターである印加電圧の周波数を変化させることによって、時間相関関数の関数形がどのように変わるかを調べた。その結果、低周波では空間構造が全体的に変化するのに対し、高周波では全体的な構造を保ったまま、内部で揺らぎが生じていることを明らかにした。また、この相違の発生機構を、ソフトモード乱流の理論モデルであるロスバーグ方程式を用いて考察した。液晶電気対流の時空カオスの1つである欠陥乱流による拡散の性質が、現象の観測の時間的細かさである粗視化時間を変えることにより、優拡散 → 劣拡散 → 通常拡散と変化することの機構解明を、理論モデルの数値計算によって試みた。その結果、対流ロールの振動する系で同様の拡散が現れることを確認し、振動対流系に普遍的な性質であることを明らかにした。液晶電気対流の準1次元系で生じる時空カオスである、角度偏向振動の理論モデルの作成を試みた。この振動が、液晶配向と対流ロールの向きに関する一種の反応拡散系であることに注目し、対流ロールが液晶配向と垂直になる電気対流効果と、液晶配向が対流から受ける粘性トルクという相反する効果によるフラストレーションによって生じることを明らかにした。

こ れ ま で, LCD TVS 気 flow seaborne の space-time カ オ ス に mixed with し た の particles movement を 観 measuring す る こ と に よ っ て, turbulence company の nature を Ming ら か に し て き た. Our は さ ら に, space-time カ オ ス の 1 つ で あ る ソ フ ト モ ー ド turbulence に mixed with し た particles に を add force え る こ と に よ っ て, determination of degree of movability を し た. Generally, <s:1> ブラウ <e:1> motion と is different from な, the degree of mobility is greater than the external force <e:1> <s:1> さに is dependent on <s:1> た. こ の を, ラ ン ジ ュ バ ン equation と の ア ナ ロ ジ ー に よ り し, external force に よ っ て flow れ か ら の ず れ が raw じ る た の め, medium viscosity の influence が variations change す る こ と に よ っ て up こ る こ と を Ming ら か に し, こ の influence を quantitative し た. ソ フ ト モ ー ド turbulence の flow structure の time - seaborne を determination し, fluid の nonlinear sex を - え る プ ラ ン ト ル number に quite す る be 験 パ ラ メ ー タ ー で あ る Inca electric 圧 の cycle for を variations change さ せ る こ と に よ っ て, time phase masato masato number の masato number form が ど の よ う に - わ る か を adjustable べ た. そ の results, low frequency で は space structure が all に variations change す る の に し seaborne, high frequency で は all な structure を bartender っ た ま ま, internal で 揺 ら ぎ が raw じ て い る こ と を Ming ら か に し た. ま た, こ の conceives の 発 institutions を, ソ フ ト モ ー ド theory of turbulence の モ デ ル で あ る ロ ス バ ー を グ equations with い て investigation し た. LCD TVS 気 flow seaborne の space-time カ オ ス の 1 つ で あ る owe 陥 turbulence に よ る company の nature が, phenomenon の 観 の measuring time of fine か さ で あ る coarse visualization time を - え る こ と に よ り, superior company, scattered scattered と to bad company, scattered, usually company - the す る こ と の agencies interpret を, theoretical モ デ ル の the numerical computing に よ っ て try み た. そ の results, flow seaborne ロ ー ル の vibration す る department で with others の scattered が company now れ る こ と を confirm し, vibration flow seaborne に な properties of common で あ る こ と を Ming ら か に し た. The liquid crystal electrical current <s:1> quasi-one-dimensional system で generates じる spacetime カ スである スである, the angle-biased vibration <s:1> theory モデ and <s:1> are made into を experiment みた. こ の vibration が, LCD to と flow seaborne ロ ー ル の to き に masato す る kind of の 応 company, scattered department で あ る こ と に attention し, flow seaborne ロ ー ル が to と LCD with vertical に な る electric 気 streams unseen fruit と, LCD with the seaborne が flow seaborne か ら by け る viscous ト ル ク と い う instead す る unseen fruit に よ る フ ラ ス ト レ ー シ ョ ン に よ っ て raw じ る こ と を Ming ら か に し た.

项目成果

弱い乱流における外力下の物質輸送

弱湍流中外力作用下的质量传递

• 发表时间: 2022
• 作者: 古堅俊介,中垣陽介;河野真也;岡部弘高;原一広;日高芳樹
• 通讯作者: 日高芳樹

実効温度を得るための対流パターンの揺らぎの強度の定量化

量化对流模式波动的强度以获得有效温度

• 发表时间: 2022
• 作者: 岩木雅浩;河野真也;岡部弘高;原一広;日高芳樹
• 通讯作者: 日高芳樹