1: :2016/02/17(水) 18:11:50.16 ID:
【プレスリリース】乱流発生の法則を発見:130年以上の未解決問題にブレークスルー - 日本の研究.com 
https://research-er.jp/articles/view/43454 

発表のポイント


•整った流れ(層流)が乱れた流れ(乱流)に遷移するときに従う普遍法則を実験で見いだした。

•最大級のチャネル実験装置を製作すると同時に、普遍的な法則の検証に必要な新たな測定解析手法を考案したことが発見のポイントだった。

•乱流への遷移の理解は省エネルギーなどに不可欠であるだけでなく、自然界に普遍的に存在する不規則現象の理解に繋がる。


発表概要

 我々の回りは空気や水などの流体で満ちています。整った流れは層流と呼ばれ、乱れた状態は乱流と呼ばれます。
しかし、層流がいつどのようにして乱流に遷移するのか、そこにどんな法則があるのかは、130年以上にわたる未解決問題でした(注1)。
流体の方程式が非線形性(注2)のため数学的に解けないことや、実験的にも乱れの与え方にさまざまな可能性があることが理解を阻んできました。
今回、東京大学理学系研究科の佐野雅己教授と玉井敬一大学院生は、大規模なチャネル流(注3)を用いた実験を行い、
乱流への遷移に普遍的な法則があることを初めて実証しました。
実験では、チャネルの入り口から乱れを注入し、流れの速度を変えることで、ある速度(レイノルズ数)を境に、乱れが減衰して層流に戻るか、
乱れが全体に広がるかが明確な遷移現象として捉えられ、臨界点では減衰が遅くなるなど複数の特徴的な性質が観測されました。
数理モデルの計算との比較から、この遷移現象が疫病の感染や雪崩などの伝播現象を表す普遍的な相転移(注4)と同じ法則に従うことを見いだしました。
これにより、関連する周辺分野間の知見が繋がることで、乱流と不規則現象一般に関する理解が進むことが期待されます。


(以下略)
36:2016/02/17(水) 23:18:06.64 ID:
>>1
もしかしたらものすごい大発見の可能性がある

流体の乱流は一般の意味でのカオスだから強い非線形性を持っていて、直接方程式を解いた場合は幾らスパコン回しても精度不足のデタラメを計算してるのか、それとも元々ある不安定性自体を計算してるのかすぐには区別が付かない
(これはよくあるパターン)

もう一つの方法は乱流をパラメータ化した乱流モデルで包んで、その外側で乱流モデル間のやり取りを計算すれば安定して高速に計算もできる

だけど今度はその乱流のモデル化やパラメータ作りと値がデタラメになって、毎回実験ごとに後付けでシミュレーションが合うようにパラメータを作ったりいじったりになる


それらに対して今回の結果は、実験によって乱流を規定する本質的なパラメータを見出した「のかも」知れない

そうだとすると、とてつもない大発見かも

乱流をパラメータ化したモデルで包む方法で乱流シミュレーションが画期的に高速で正確になる可能性を持つ

まだ詳しく読んでないが、まあ2ちゃんなのでそんな感想
39:2016/02/17(水) 23:41:20.69 ID:
>>1
>また、現代のスーパーコンピューターをもってしても、乱流への遷移を調べるためには、大規模な計算を長時間行う必要があり、乱流遷移はシミュレーションが実験を凌駕できない現象の一つとなっています。


この発見が本当に役に立つとすれば、実験で得たデータから乱流モデルをほぼ確実に規定することで、逆にシミュレーションが高速で信頼できるようになるだろう

本文にある「独立した3つの臨海指数」をパラメータとした乱流モデルを作り、そのモデル間を計算するようにすることで、後付けでシミュレーション側を実験結果に合わせるのではない、本格的な予測シミュレーションができるようになる可能性がある
4:2016/02/17(水) 18:24:09.90 ID:
天気予報の精度が、格段に向上するのか?
8:2016/02/17(水) 18:52:59.25 ID:
ttp://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/13846/
>本実験では、長さ6メートル、幅90センチメートル、ギャップ幅5ミリメートルという
>これまでで最大級のチャネル流装置を作成した。

>直径10~20ミクロン、厚さ3~4ミクロンで表面コートされたマイカ薄片を可視化に
>使用した。層流状態では、薄片は流れに向きを揃えて流れるため、光を一方向に
>強く反射するが、乱流の渦の中では薄片は回転し、光をさまざまな方向に散乱する。

ttp://www.nature.com/nphys/journal/vaop/ncurrent/full/nphys3659.html
>Competing financial interests
>The authors declare no competing financial interests.

特化した専用予算の獲得ではなく、毎年の割り当て予算で作ったのか。
講座費が元々いくらなのか知らないけど
13:2016/02/17(水) 19:29:22.02 ID:
2ちゃんねるでは スレも伸びないし
今のところ、ふざけた評価しかないが

NEWS PICKSでは2日ほど前から大騒ぎになっている。
ノーベル賞もらえるかはわからないが、
巨大なブレークスルー、少なくとも突破口らしい。

32:2016/02/17(水) 22:16:11.21 ID:
>>13
正直>>1の詳細はよくわからんが、これ本当ならノーベル賞待ったなしの歴史的発見だぞ
20:2016/02/17(水) 20:27:04.43 ID:
すーぱーこんぴーたーでも無理な問題なんだね
21:2016/02/17(水) 20:39:33.99 ID:
乱流遷移が相転移と同じってクッソ面白いなあ

>>20
スパコンの計算はあくまでモデルを使ってるからね
この研究結果は精度上昇や高速化に役立つかもね

22:2016/02/17(水) 21:11:21.79 ID:
台風や竜巻の正確な発生が予想できる?
23:2016/02/17(水) 20:58:17.26 ID:
地味に凄い
レイノルズ数なんて理系なら誰でも知ってるけどメカニズムはよくわからんまま使ってたからな
25:2016/02/17(水) 20:59:41.26 ID:
「ナビエ-ストークス方程式の解の存在と滑らかさ」解明の一助になる?

ミレニアム懸賞問題 クレイ数学研究所
(Millennium Prize Problems  Clay Mathematics Institute)
 1 ヤン-ミルズ方程式と質量ギャップ問題 (Yang-Mills existence and mass gap)
 2 リーマン予想 (Riemann Hypothesis)
 3 P≠NP予想 (P vs NP Problem)
 4 ナビエ-ストークス方程式の解の存在と滑らかさ (Navier-Stokes existence and smoothness)
 5 ホッジ予想 (Hodge Conjecture)
 6 ポアンカレ予想 (Poincare' Conjecture) - グリゴリー・ペレルマンにより解決済
 7 バーチ・スウィンナートン=ダイアー予想(BSD予想) (Birch and Swinnerton-Dyer Conjecture)
43:2016/02/18(木) 01:35:01.47 ID:
>>25
>1 ヤン-ミルズ方程式と質量ギャップ問題 (Yang-Mills existence and mass gap)

これって韓国人が解いたってニュースが流れたけど、あれはどうなったん?( ・ω・)y─┛~~
45:2016/02/18(木) 03:22:49.53 ID:
>>25
直接は役に立たない。強いて言えば、NS方程式の理論を天才数学者が解明すれば
くりこみ群・相転移の観点から数学的に乱流を完全に特徴付けできて、その数学者と
セットでノーベル賞レベルになると思われる
55:2016/02/18(木) 13:01:44.50 ID:
>>45
実験して発見しただけだからな

ナビエ・ストークス方程式の解の存在を解明するのが一番の難題
ミレニアム懸賞問題だし

数学の天才じゃないと出来ないし、>>1には無理だ
70:2016/02/21(日) 14:23:51.61 ID:
>>45
そんな感じかと思ったけど、どうも違うっぽいな
26:2016/02/17(水) 21:08:25.48 ID:
物理学の未解決問題 unsolved problems in physics
乱流(特にその内部構造)の振る舞いを記述する理論上のモデルを構築することは可能か?
Is it possible to make a theoretical model to describe the statistics
of a turbulent flow (in particular, its internal structures)?
Also, under what conditions do smooth solutions to the Navier-Stokes equations exist?
29:2016/02/17(水) 21:46:54.97 ID:
カオス理論による自己組織化と遷移で解決済みだろ
31:2016/02/17(水) 22:06:12.89 ID:
>>29
秩序変数は?
35:2016/02/17(水) 23:05:03.65 ID:
>>29
ある意味そうかもね。
今回の結果によって、乱流発生が層流からの相転移みたいなもんだということが示された。
だから非平衡・平衡熱力学のこれまでの研究結果をあてはめられるようになるかも。
そうすりゃカオス理論も少しは役に立ちそう。
41:2016/02/18(木) 01:08:35.66 ID:
>>35
これの強力なのはふわっとした「転移」や「遷移」じゃなくて
臨界指数その他を伴うガチガチの「相転移」であることを実験的に確認したこと
もちろん他の形状の流れに使えるかとかはまだまだ未知数だけど
少なくともチャネル流で層流が乱流に遷移する領域では
ある地点が乱流状態かどうかについての時間相関関数や空間相関関数の関数形に強烈な制限がかかるということが
相転移と臨界現象の理論にのる以上直ちに帰結する
53:2016/02/18(木) 12:38:56.32 ID:
普遍的な相転移ってなんやねん?
69:2016/02/21(日) 14:20:40.66 ID:
これどの程度の成果なの?

書いてあることが本当なら、コルモゴロフ以来の大成果にも思えるが

エロい人 教えて
73:2016/02/21(日) 14:33:41.93 ID:
これ、とりあえず流体だけじゃなくて
他の分野とかでも確認実験して欲しいわ
74:2016/02/21(日) 14:36:06.99 ID:
相転移はべき乗則だから
NS方程式に自己相似解とかがあるのか?
85:2016/02/22(月) 09:56:56.36 ID:
なるほどわからん