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FDR賞 

本賞は対象年(表彰を行なう年の前の年)の1月から12月の間にFluid Dynamics Research (FDR)誌に掲載された論文の中からFDR編集部が選考し学会理事会で決定される.

FDR賞規程

  1. 目的:日本流体力学会が発行する英文論文誌 Fluid Dynamics Research (FDR)および 流体力学の発展と学術的向上を目的として,FDRに掲載された優秀な論文にFDR賞を与える.
  2. 選考方法:受賞年の前年にFDRに掲載された論文の中から,毎年1編をFDR編集部が選考し決定する.
  3. 表彰:受賞論文の著者に賞状と盾を贈呈する.また,受賞者の氏名と業績を会誌「ながれ」に発表する.授与式は年会で行なう.

第16回 FDR賞(2023年受賞) 

論文題目:

The Okubo-Weiss criterion in hydrodynamic flows: geometric aspects and further extension

著者:

B K Shivamoggi, G J F van Heijst and L P J Kamp

掲載年巻号頁:

2022年, 第54巻, 1号, 015505

乱流中に現れる複雑多様な構造を,恣意性を排除して客観的に捉えることは,乱流現象の理解への重要な一歩である.特に,圧力の非局所性による影響が相対的に(変形速度に比べ)弱く,局所にその動力学の本質を論じ得る渦構造に対しては,これまで様々な同定規範が提案されている.それらの中の代表的なものは,速度勾配テンソルの不変量に基づく運動学的な規範であり,正の第2不変量(回転運動が変形運動に優越することを意味する)を有する領域として非圧縮乱流の渦構造を抽出するHunt, Wray & Moin (1988)の同定法が広く知られている.2次元流に対しては,Huntらの研究のずっと以前に同様の規範がOkubo (1970)とWeiss (1981)によって独立に提案されている.この規範は現在Okubo-Weiss規範とよばれ,2次元乱流中の渦構造の同定によく適用されている.

上記の受賞論文では,このOkubo-Weiss規範に関して興味深い理論的考察が加えられている.Okubo-Weiss規範は(2次元)速度勾配テンソルの固有値の自乗Q(Okubo-Weissパラメターとよばれ,正のQは負の第2不変量に相当する)で表され,Okubo-WeissパラメターQが負ならば回転運動が優勢(流線は楕円的),正ならば変形運動が優勢(流線は双曲的)となる.2次元非圧縮Euler流においては,速度勾配テンソルと,渦度の回転で定義されるdivorticityベクトル(渦度の等値線の接線方向に向く)との積は,divorticityベクトルのLagrange微分に等しい(つまりdivorticityベクトルは流体に凍結される).この論文では,divorticityベクトルが速度ベクトルと平行になる(ある種のBeltrami)条件下でQと渦度分布のGauss曲率との関係を明らかにし,変形運動が優勢となりQが正になる点では渦度分布のGauss曲率は負になり,渦度場が鞍点をもつことを示した.これは,Beltrami条件下での2次元の流れ場の特性を渦度場のGauss曲率と直接的に関連付ける興味深い結果と言える.また,著者らは平面極座標でのOkubo-Weissパラメターの表現を与え,それに基づき,Lamb-Oseen渦や3次元軸対称流であるBurgers渦に伴う流れ場が,渦近傍では楕円的,渦遠方では双曲的であると判定した.

さらには,Okubo-Weiss規範を準地衡流に拡張し,ポテンシャルdivorticityと速度ベクトルとのBeltrami条件下でCoriolisパラメターにβ 平面近似を仮定すると,上記の正のOkubo-Weissパラメターと渦度分布の負のGauss曲率との関係が保持されることを示した.拡張されたOkubo-Weiss規範は準地衡流乱流に適用され,流れ場を渦領域と双曲的領域に分解できることが確認された.

以上のOkubo-Weiss規範に関する議論は,乱流場の構造の理論的な理解を深化させるとともに,Okubo-Weiss規範の適用範囲を準地衡流乱流へ広げるものであり,FDR編集委員会は本論文を第16回FDR賞に選出した.

FDR編集委員長 河原源太

過去の受賞論文 

・ 第15回 FDR賞(2022年受賞)
Area waves on a slender vortex revisited
・ 第14回 FDR賞(2021年受賞)
Steady flow in a rapidly rotating spheroid with weak precession: I
・ 第13回 FDR賞(2020年受賞)
Dependence of instability to induce a bathtub vortex in a rectangular vessel on the aspect ratio of the horizontal cross section
・ 第12回 FDR賞(2019年受賞)
Effect of butterfly-scale-inspired surface patterning on the leading edge vortex growth
・ 第11回FDR賞(2018年受賞)
On angled bounce-off impact of a drop impinging on a flowing soap film
・ 第10回FDR賞(2017年受賞)
The coupling between inner and outer scales in a zero pressure boundary layer evaluated using a H¨older exponent framework
・ 第9回FDR賞(2016年受賞)
Experimental study of internal wave generation by convection in water
・ 第8回FDR賞(2015年受賞)
Periodically bursting edge states in plane Poiseuille flow
・ 第7回FDR賞(2014年受賞)
Inertial waves in a spherical shell induced by librations of the inner sphere: experimental and numerical results
・ 第6回FDR賞(2013年受賞)
The finite-difference lattice Boltzmann method and its application in computational aero-acoustics
・ 第5回FDR賞(2012年受賞)
Interaction between thermal convection and mean flow in a rotating system with a tilted axis
・ 第4回FDR賞(2011年受賞)
Baroclinic multipole formation from heton interaction
・ 第3回FDR賞(2010年受賞)
A driving mechanism of a turbulent puff in pipe flow
・ 第2回FDR賞(2009年受賞)
Propagation of very long water waves, with vorticity, over variable depth, with applications to tsunamis
・ 第1回FDR賞(2008年受賞)
Bifurcation diagram for two-dimensional steady flow and unsteady solutions in a curved square duct