平面クエット乱流に埋め込まれた周期運動：再生成サイクルとバースト

摘要

乱流現象へのアプローチは，平均速度分布やエネルギースペクトルといった乱流統計量を対象とする立場と，時々刻々の乱流の構造（乱流場の動力学）を対象とする立場とに大別される．第2節でも述べるが，多くの乱流研究は伝統的に統計量を対象に行われ，これまでに大きな成果を挙げてきた．その一方，近年の秩序構造の発見を契機に，乱流構造に着目した研究も活発に行われている．だが，これら2つの別々の立場で得られた知見を結びつけることは決して容易でない．流体力学論文賞の対象となった論文は，乱流の統計的性質の発現の由来を乱流の時空間構造によって説明したい，という動機から，乱流統計量と乱流構造との接点を模索したものである．そこでは，両者の接点を不安定周期運動に求め，周期運動により乱流構造の動力学を捉え，乱流の構造と統計性質との関連づけを試みた．以下では，まず第2節でこれまでの研究の問題点を整理し，受賞対象となった論文を含む一連の研究のきっかけについて述べる．第3節では受賞対象となった平面Couette乱流中の不安定周期運動に関する研究の主要な結果を紹介する．さらに，第4節では，その後の研究の紹介として，著者らがvan Veen氏との共同研究によって得た等方乱流を再現する不安定周期運動に関する最近の結果を略述する．なお，著者の1人（河原）は今回の受賞対象論文によりかつて竜門賞を受賞し，その際本誌に研究の経緯を詳述した解説を寄稿させていただいた．本稿では，重複を避けるため研究内容の解説に重点をおくことにする．