岡山大学大学院環境生命科学研究科 小布施祈織
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研究紹介

大きなスケールで見ると連続的とみなせる物体で, 力が加わると流動するものを流体といいます. 私は主に流体に関わる研究を行っており,扱う題材は、ナノサイズの小さな流れから惑星大気のような大きな流れまで, 多岐にわたります. また, 研究目標や手法も各テーマによって大きく異なります. 以下では, 現在行っている研究をいくつかご紹介します.

惑星大気

惑星大気の基礎方程式はほぼ確立されていますが, 大規模な流れのダイナミクスは非常に複雑な要因が絡み合った結果として得られるものであり, 多くの場合, 単純かつ特徴的な流れのメカニズムでさえ明らかではありません. そのため, 数値シミュレーションや様々な解析的手法を用いて、流れの構造を探っています.

2次元回転球面上Navier-Stokes乱流における大規模構造の出現と時間発展
2次元回転球面上Navier-Stokes乱流における大規模構造の出現と時間発展

微生物の挙動

流体内の微生物もまた流体内に”小さな物”が分散した系ですが, ナノ粒子とは異なり, 自ら動き回ることのできるアクティブな物体です. このテーマでは, 主に2次元流体内の微生物の運動に注目し, 主に複素解析および数値シミュレーションを用いて微生物の挙動について調べています.

境界(壁、他の生物など)が近くに存在するときの微生物の挙動
境界(壁、他の生物など)が近くに存在するときの微生物の挙動

ナノ粒子分散系

ナノ粒子が有機溶媒に分散した系は, ナノ粒子の“小ささ”と”表面修飾剤の存在”などにより,全体として流体と離散物質の中間的な振る舞いを見せ, その基礎方程式は未だ明らかにはなっていません. このような系に対して, 数値シミュレーションや確率微分方程式などを用い, 実験データと整合的な, 定性的・定量的に優れた数理モデリングを目指しています.

ナノ粒子クラスターの分散
ナノ粒子クラスターの分散