日本大学理工学部 日本大学大学院理工学研究科
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研究者情報

計算機が魅せる
非線形方程式の美しい解

数学科

小紫 誠子准教授/博士(理学)

KOMURASAKI SATOKO

専門

計算流体力学,数値解析,ナビエ・ストークス方程式,コンピュータグラフィックス

キーワード

流れの数値シミュレーション

川の流れやビル風など,わたしたちの身近では様々な流体現象が起きています.流れの数値シミュレーションでは,質量や運動量の保存則から導かれる流体の支配方程式を,川の流れなど問題に応じて設定される境界条件や初期条件の下で,コンピュータを使って近似的に解きます.その結果をコンピュータグラフィックスで可視化すると,流体現象が鮮やかに再現されます.

ナビエ・ストークス方程式の数値解析

流体の支配方程式のひとつであるナビエ・ストークス方程式を主に扱いますが,非線形方程式であるためコンピュータを使っても一般的には解くことが困難です.方程式を解くというと数学だけの世界のようですが,コンピュータで解くときには式の物理的意味も考慮して様々な工夫をします.コンピュータでの計算に物理が深く関わっているなんておもしろいと思いませんか.

数値シミュレーションの醍醐味 ~未知の流れを再現~

数値シミュレーションによってどんな流体現象でも再現できるわけではありませんが,数値シミュレーションでなければ捉えることが困難な現象もあります.水深2000m以上の超高圧の深海で,熱水噴出孔から噴出する超高温の水(超臨界水)の流れもそのひとつです.極めて非定常的で複雑なその流れを数値シミュレーションで捉えることに成功し,解析を続けています.

メディア出演

日経サイエンス(1999,2002) (火災旋風のシミュレーション映像を提供)NHKスペシャル 首都激震 直下型地震に東京は耐えられるか(2003),ためしてガッテン(NHK:2012)