Details of the Researcher

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Makoto Hirota
Section
Institute of Fluid Science
Job title
Associate Professor
Degree

  • 博士（科学）（東京大学）

  • 修士（科学）（東京大学）

Researcher ID
AAE-4426-2019

Professional Memberships 3

  • THE JAPAN SOCIETY OF FLUID MECHANICS

  • プラズマ・核融合学会

  • 日本物理学会

Research Areas 3

  • Manufacturing technology (mechanical, electrical/electronic, chemical engineering) / Fluid engineering /

  • Natural sciences / Mathematical physics and basic theory /

  • Energy / Basic plasma science /

Papers 49

  1. Non-modal secondary growth in a boundary layer modulated by primary crossflow vortices

    Yuki Ide, Makoto Hirota

    Physics of Fluids　2025/05/01

    DOI： 10.1063/5.0270559 　

  2. Hamiltonian structure of single-helicity, incompressible magnetohydrodynamics, and application to magnetorotational instability

    M. Furukawa, M. Hirota

    Physics of Plasmas　2025/01/01

    DOI： 10.1063/5.0242899 　

  3. Applicability criteria of proper charge neutrality and special relativistic MHD models extended by two-fluid effects

    Shuntaro Yoshino, Makoto Hirota, Yuji Hattori

    Physics of Plasmas　31　(12)　2024/12/01

    DOI： 10.1063/5.0243293 　

    ISSN： 1070-664X

    eISSN： 1089-7674

  4. A sufficient condition for inviscid shear instability: Hurdle theorem and its application to alternating jets

    K. Deguchi, M. Hirota, T. Dowling

    Journal of Fluid Mechanics　997　2024/10/10

    DOI： 10.1017/jfm.2024.728 　

    ISSN： 0022-1120

    eISSN： 1469-7645

  5. Streamwise-Elongated Sinusoidal Roughness Elements with Enhanced Laminarizing Effect on Three-Dimensional Boundary Layer

    Makoto Hirota, Yuki Ide, Yuji Hattori

    AIAA Journal　62　(10)　3672-3685　2024/10

    DOI： 10.2514/1.J064044 　

    ISSN： 0001-1452

    eISSN： 1533-385X

  6. Stability of Stuart vortices in rotating stratified fluids

    Yuji Hattori, Makoto Hirota

    Journal of Fluid Mechanics　987　2024/05/16

    Publisher: Cambridge University Press (CUP)

    DOI： 10.1017/jfm.2024.398 　

    ISSN： 0022-1120

    eISSN： 1469-7645

    More details Close

    The linear stability of the Stuart vortices, which is a model of arrays of vortices often observed in the atmosphere and the oceans, in rotating stratified fluids is investigated by local and modal stability analysis. As in the case of the two-dimensional (2-D) Taylor–Green vortices, five types of instability appear in general: the pure-hyperbolic instability, the strato-hyperbolic instability, the rotational-hyperbolic instability, the centrifugal instability and the elliptic instability. The condition for each instability and the estimate of the growth rate derived by Hattori & Hirota (J. Fluid Mech., vol. 967, 2023, A32) are shown to also be useful for the Stuart vortices, which supports their applicability to general flows. The properties of each instability depend on stratification and rotation in a way similar to the case of the 2-D Taylor–Green vortices. For the Stuart vortices, however, the centrifugal instability and the elliptic instability become more dominant than the three hyperbolic instabilities in comparison to the 2-D Taylor–Green vortices; this is explained by the larger ratios of the maximum vorticity and the strain rate at the elliptic stagnation points to the strain rate at the hyperbolic stagnation points. Direct correspondence between the modal and local stability results is further established by comparing unstable modes to solutions to the local stability equations; this is useful for identifying the types of modes since the mechanism of instability is readily known in the local stability analysis. This helps us to discover the modes of the ring-type elliptic instability, which have been predicted only theoretically.

  7. Experimental Validation of the Suppression of Cross flow Instability by Sinusoidal Roughness Elements

    Sayaka Suzuki, Aiko Yakeno, Yasufumi Konishi, Naoko Tokugawa, Makoto Hirota, Hikaru Takami, Shigeru Obayashi

    AIAA SciTech Forum and Exposition, 2024　2024

    DOI： 10.2514/6.2024-0891 　

  8. Design Basis of Sinusoidal Roughness Elements for Enhanced Laminarizing Effect on Three-dimensional Boundary Layer

    Makoto Hirota, Yuki Ide, Yuji Hattori

    AIAA SciTech Forum and Exposition, 2024　2024

    DOI： 10.2514/6.2024-0889 　

  9. Stability of two-dimensional Taylor–Green vortices in rotating stratified fluids

    Yuji Hattori, Makoto Hirota

    Journal of Fluid Mechanics　967　2023/07/20

    Publisher: Cambridge University Press (CUP)

    DOI： 10.1017/jfm.2023.513 　

    ISSN： 0022-1120

    eISSN： 1469-7645

  10. Lagrange Multiplier-Based Optimal Control Technique for Streak Attenuation in High-Speed Boundary Layers

    Omar Es-Sahli, Adrian Sescu, M. Zamir A. Koshuriyan, Yuji Hattori, Makoto Hirota

    AIAA Journal　61　(1)　63-75　2023/01

    Publisher: American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA)

    DOI： 10.2514/1.j062255 　

    ISSN： 0001-1452

    eISSN： 1533-385X

  11. Modeling of Crossflow-Induced Boundary Layer Transition Peer-reviewed

    Makoto Hirota, Yuki Ide, Yuji Hattori

    Lecture Notes in Electrical Engineering　912　395-408　2022/04

    DOI： 10.1007/978-981-19-2689-1_30 　

    ISSN： 1876-1100

    eISSN： 1876-1119

  12. Optimization of turbulent transition delay effect using quasi-statically transforming wall roughness shape Peer-reviewed

    Takayuki SHIROSAKI, Makoto HIROTA, Yuji HATTORI

    Journal of Fluid Science and Technology　17　(3)　JFST0010-JFST0010　2022

    Publisher: Japan Society of Mechanical Engineers

    DOI： 10.1299/jfst.2022jfst0010 　

    eISSN： 1880-5558

  13. Stability assessment on sinusoidal roughness elements for crossflow-transition control Peer-reviewed

    Yuki Ide, Makoto Hirota, Naoko Tokugawa

    Physics of Fluids　33　(3)　034112-034112　2021/03/01

    Publisher: AIP Publishing

    DOI： 10.1063/5.0041442 　

    ISSN： 1070-6631

    eISSN： 1089-7666

  14. Modal stability analysis of arrays of stably stratified vortices Peer-reviewed

    Yuji Hattori, Shota Suzuki, Makoto Hirota, Manish Khandelwal

    Journal of Fluid Mechanics　909　2021/02/25

    Publisher: Cambridge University Press (CUP)

    DOI： 10.1017/jfm.2020.865 　

    ISSN： 0022-1120

    eISSN： 1469-7645

  15. Linearized dynamical system for extended magnetohydrodynamics in terms of Lagrangian displacement fields and isovortical perturbations Peer-reviewed

    M. Hirota

    Physics of Plasmas　28　(2)　022106-022106　2021/02

    Publisher: AIP Publishing

    DOI： 10.1063/5.0037819 　

    ISSN： 1070-664X

    eISSN： 1089-7674

  16. Effect of localized wall cooling or heating on streaks in high-speed boundary layers

    Omar Es-Sahli, Adrian Sescu, Mohammed Z. Afsar, Yuji Hattori, Makoto Hirota

    AIAA Scitech 2021 Forum　1-16　2021/01/11

    Publisher: American Institute of Aeronautics and Astronautics

    DOI： 10.2514/6.2021-0853 　

  17. A compressible boundary layer optimal control approach using nonlinear boundary region equations

    Omar Es-Sahli, Adrian Sescu, Mohammed Afsar, Yuji Hattori, Makoto Hirota

    AIAA Aviation and Aeronautics Forum and Exposition, AIAA AVIATION Forum 2021　2021

    DOI： 10.2514/6.2021-2945 　

  18. Three-dimensional global stability on stuart vortex of free shear layer

    Aiko Yakeno, Makoto Hirota

    Springer Proceedings in Physics　226　9-13　2019

    DOI： 10.1007/978-3-030-22196-6_2 　

    ISSN： 0930-8989

    eISSN： 1867-4941

  19. Strato-hyperbolic instability: a new mechanism of instability in stably stratified vortices Peer-reviewed

    Suzuki, Shota, Hirota, Makoto, Hattori Yuji

    Journal of Fluid Mechanics　854　293-323　2018/08

    DOI： 10.1017/jfm.2018.641 　

    ISSN： 0022-1120

    eISSN： 1469-7645

  20. Analysis of ELM stability with extended MHD models in JET, JT-60U and future JT-60SA tokamak plasmas

    Nobuyuki Aiba, S. Pamela, Mitsuru Honda, Hajime Urano, C. Giroud, E. Delabie, L. Frassinetti, I. Lupelli, Nobuhiko Hayashi, G. T.A. Huijsmans, Xavier Litaudon, S. Abduallev, M. Abhangi, P. Abreu, M. Afzal, K. M. Aggarwal, T. Ahlgren, J. H. Ahn, L. Aho-Mantila, M. Airila, R. Albanese, V. Aldred, D. Alegre, E. Alessi, P. Aleynikov, A. Alfier, A. Alkseev, M. Allinson, B. Alper, E. Alves, G. Ambrosino, R. Ambrosino, L. Amicucci, V. Amosov, E. Andersson Sundén, M. Angelone, M. Anghel, Clemente Angioni, L. Appel, C. Appelbee, P. Arena, M. Ariola, H. Arnichand, S. Arshad, A. Ash, Naoko Ashikawa, V. Aslanyan, O. Asunta, F. Auriemma, Y. Austin, L. Avotina, M. D. Axton, C. Ayres, M. Bacharis, A. Baciero, D. Baião, S. Bailey, A. Baker, I. Balboa, M. Balden, N. Balshaw, R. Bament, J. W. Banks, Y. F. Baranov, M. A. Barnard, D. Barnes, M. Barnes, R. Barnsley, A. Baron Wiechec, L. Barrera Orte, Matteo Baruzzo, V. Basiuk, M. Bassan, R. Bastow, A. Batista, P. Batistoni, R. Baughan, B. Bauvir, L. Baylor, B. Bazylev, J. Beal, P. S. Beaumont, M. Beckers, B. Beckett, A. Becoulet, N. Bekris, M. Beldishevski, K. Bell, F. Belli, M. Bellinger, Belonohy, N. Ben Ayed, N. A. Benterman, H. Bergsåker, J. Bernardo, M. Bernert, M. Berry, L. Bertalot, C. Besliu, Marc Beurskens

    Plasma Physics and Controlled Fusion　60　(1)　2018/01/01

    DOI： 10.1088/1361-6587/aa8bec 　

    ISSN： 0741-3335

    eISSN： 1361-6587

  21. An Explosive Scaling Law for Nonlinear Magnetic Reconnection and Its Insensitivity to Microscopic Scales Peer-reviewed

    Makoto Hirota

    Plasma and Fusion Research　12　1401010-8　2017/12

    DOI： 10.1585/pfr.12.1401010 　

    eISSN： 1880-6821

  22. Stability boundaries and sufficient stability conditions for stably stratified, monotonic shear flows Peer-reviewed

    Makoto Hirota, Philip J. Morrison

    PHYSICS LETTERS A　380　(21)　1856-1860　2016/05

    DOI： 10.1016/j.physleta.2016.03.044 　

    ISSN： 0375-9601

    eISSN： 1873-2429

  23. 21aBU-3 Linear Stability Analysis of Two-dimensional Taylor-Green Vortices in a Stratified Flow

    Suzuki S., Hattori Y., Hirota M.

    Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan　71　3011-3011　2016

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    DOI： 10.11316/jpsgaiyo.71.1.0_3011 　

    ISSN： 2189-079X

  24. Magnetohydrodynamic instability excited by interplay between a resistive wall mode and stable ideal magnetohydrodynamic modes in rotating tokamak plasmas Peer-reviewed

    N. Aiba, M. Hirota

    PHYSICS OF PLASMAS　22　(8)　082512　2015/08

    DOI： 10.1063/1.4928892 　

    ISSN： 1070-664X

    eISSN： 1089-7674

  25. Explosive magnetic reconnection caused by an X-shaped current-vortex layer in a collisionless plasma Peer-reviewed

    M. Hirota, Y. Hattori, P. J. Morrison

    PHYSICS OF PLASMAS　22　(5)　052114　2015/05

    DOI： 10.1063/1.4921329 　

    ISSN： 1070-664X

    eISSN： 1089-7674

  26. Excitation of flow-stabilized resistive wall mode by coupling with stable eigenmodes in tokamaks. International-journal Peer-reviewed

    Nobuyuki Aiba, Makoto Hirota

    Physical review letters　114　(6)　065001-065001　2015/02/13

    DOI： 10.1103/PhysRevLett.114.065001 　

    ISSN： 0031-9007

    eISSN： 1079-7114

  27. Variational necessary and sufficient stability conditions for inviscid shear flow Peer-reviewed

    M. Hirota, P. J. Morrison, Y. Hattori

    PROCEEDINGS OF THE ROYAL SOCIETY A-MATHEMATICAL PHYSICAL AND ENGINEERING SCIENCES　470　(2172)　20140322　2014/12

    DOI： 10.1098/rspa.2014.0322 　

    ISSN： 1364-5021

    eISSN： 1471-2946

  28. Impact of plasma rotation on the linear physics of resistive wall modes in tokamaks Peer-reviewed

    N. Aiba, J. Shiraishi, M. Hirota

    PLASMA PHYSICS AND CONTROLLED FUSION　55　(7)　2013/07

    DOI： 10.1088/0741-3335/55/7/074002 　

    ISSN： 0741-3335

    eISSN： 1361-6587

  29. Nonlinear variational method for predicting fast collisionless magnetic reconnection Peer-reviewed

    M. Hirota, P. J. Morrison, Y. Ishii, M. Yagi, N. Aiba

    Nuclear Fusion　53　(6)　2013/06

    DOI： 10.1088/0029-5515/53/6/063024 　

    ISSN： 0029-5515 1741-4326

    eISSN： 1741-4326

  30. Variational formulation for weakly nonlinear perturbations of ideal magnetohydrodynamics

    M. Hirota

    Journal of Plasma Physics　77　(5)　589-615　2011/10

    DOI： 10.1017/S0022377810000760 　

    ISSN： 0022-3778

    eISSN： 1469-7807

  31. Mechanisms of plasma rotation effects on the stability of type-I edge-localized mode in tokamaks Peer-reviewed

    N. Aiba, M. Furukawa, M. Hirota, N. Oyama, A. Kojima, S. Tokuda, M. Yagi

    NUCLEAR FUSION　51　(7)　073012-1-073012-10　2011/07

    DOI： 10.1088/0029-5515/51/7/073012 　

    ISSN： 0029-5515

    eISSN： 1741-4326

  32. Significant effect of plasma compressibility on nonlinear mode coupling of Alfven eigenmodes Peer-reviewed

    Hirota M, Aiba N

    NUCLEAR FUSION　51　(7)　2011/07

    DOI： 10.1088/0029-5515/51/7/073037 　

    ISSN： 0029-5515

    eISSN： 1741-4326

  33. Lagrangian approach to weakly nonlinear stability of elliptical flow Peer-reviewed

    Y. Fukumoto, M. Hirota, Y. Mie

    PHYSICA SCRIPTA　T142　2010/12

    DOI： 10.1088/0031-8949/2010/T142/014049 　

    ISSN： 0031-8949

  34. Wave-action conservation law for eigenmodes and continuum modes

    M. Hirota, S. Tokuda

    Physics of Plasmas　17　(8)　2010/08

    DOI： 10.1063/1.3475793 　

    ISSN： 1070-664X

  35. Destabilization mechanism of edge localized MHD mode by a toroidal rotation in tokamaks Peer-reviewed

    N. Aiba, M. Furukawa, M. Hirota, S. Tokuda

    NUCLEAR FUSION　50　(4)　045002-1-045002-14　2010/04

    DOI： 10.1088/0029-5515/50/4/045002 　

    ISSN： 0029-5515

    eISSN： 1741-4326

  36. Impact of the toroidal rotation on the n dependence of the growth rate of the edge localized MHD modes

    N. Aiba, M. Hirota

    37th EPS Conference on Plasma Physics 2010, EPS 2010　2　1142-1145　2010

  37. Lagrangian approach to weakly nonlinear stability of elliptical flow Peer-reviewed

    Y. Fukumoto, M. Hirota, Y. Mie

    Physica Scripta T　T142　2010

    DOI： 10.1088/0031-8949/2010/T142/014049 　

    ISSN： 0281-1847

  38. Energetics of resistive wall modes in flowing plasmas

    M. Hirota

    Plasma Science and Technology　11　(4)　409-410　2009

    DOI： 10.1088/1009-0630/11/4/08 　

    ISSN： 1009-0630

  39. A spectral method for action-angle representation of linear waves in plasmas

    M. Hirota

    AIP Conference Proceedings　1188　315-328　2009

    DOI： 10.1063/1.3266809 　

    ISSN： 0094-243X

    eISSN： 1551-7616

  40. Action-angle variables for the continuous spectrum of ideal magnetohydrodynamics Peer-reviewed

    M. Hirota, Y. Fukumoto

    PHYSICS OF PLASMAS　15　(12)　2008/12

    DOI： 10.1063/1.3035912 　

    ISSN： 1070-664X

  41. Elliptical instability of a vortex tube and drift current induced by it Peer-reviewed

    Y. Fukumoto, M. Hirota

    PHYSICA SCRIPTA　T132　2008/10

    DOI： 10.1088/0031-8949/2008/T132/014041 　

    ISSN： 0031-8949

  42. Energy of hydrodynamic and magnetohydrodynamic waves with point and continuous spectra Peer-reviewed

    M. Hirota, Y. Fukumoto

    JOURNAL OF MATHEMATICAL PHYSICS　49　(8)　2008/08

    DOI： 10.1063/1.2969275 　

    ISSN： 0022-2488

  43. Elliptical instability of a vortex tube and drift current induced by it Peer-reviewed

    Y. Fukumoto, M. Hirota

    Physica Scripta T　T132　2008

    DOI： 10.1088/0031-8949/2008/T132/014041 　

    ISSN： 0281-1847

  44. Irregular singularity of the magnetorotational instability in a keplerian disk

    M. Furukawa, Z. Yoshida, M. Hirota, V. Krishan

    Astrophysical Journal　659　(2 I)　1496-1504　2007/04/20

    DOI： 10.1086/512763 　

    ISSN： 0004-637X

    eISSN： 1538-4357

  45. RT-1 project: Magnetosphere-like plasma experiment Peer-reviewed

    Z. Yoshida, Y. Ogawa, J. Morikawa, M. Furukawa, H. Saitoh, M. Hirota, D. Hori, J. Shiraishi, S. Watanabe, S. Numazawa, Y. Yano, J. Suzuki

    FUSION SCIENCE AND TECHNOLOGY　51　(2T)　29-33　2007/02

    DOI： 10.13182/FST07-A1308 　

    ISSN： 1536-1055

    eISSN： 1943-7641

  46. Variational principle for linear stability of flowing plasmas in Hall magnetohydrodynamics

    M. Hirota, Z. Yoshida, E. Hameiri

    Physics of Plasmas　13　(2)　2006/02

    DOI： 10.1063/1.2169734 　

    ISSN： 1070-664X

  47. Resonance between continuous spectra: Secular behavior of Alfvén waves in a flowing plasma

    M. Hirota, T. Tatsuno, Z. Yoshida

    Physics of Plasmas　12　(1)　1-11　2005

    DOI： 10.1063/1.1834591 　

    ISSN： 1070-664X

  48. Degenerate continuous spectra producing localized secular instability - An example in a non-neutral plasma

    M. Hirota, T. Tatsuno, Z. Yoshida

    Journal of Plasma Physics　69　(5)　397-412　2003/10

    DOI： 10.1017/S0022377803002241 　

    ISSN： 0022-3778

  49. Secular behavior of electrostatic Kelvin-Helmholtz (diocotron) modes coupled with plasma oscillations

    M. Hirota, T. Tatsuno, S. Kondoh, Z. Yoshida

    Physics of Plasmas　9　(4)　1177-1177　2002/04

    DOI： 10.1063/1.1454123 　

    ISSN： 1070-664X

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Misc. 40

  1. Extended MHD solutions for plasma-vacuum interface that is singularly perturbed by electron inertia

    廣田真

    数理解析研究所講究録　2282　69-78　2023/07

  2. Numerical validation of suppression effect on crossflow instability by discrete roughness elements

    Makoto Hirota, Yuki Ide, Takahisa Hayasida, Yuji Hattori

    Nagare　38　69-72　2019/04

  3. 波のエネルギーに基づく軸流を持つ渦の安定性解析とその応用

    服部裕司, 廣田真, 福本康秀

    東北大学流体科学研究所共同利用・共同研究拠点流体科学研究拠点活動報告書　2015　2017

  4. Theory for explosive magnetic reconnection in collisionless plasma

    Makoto Hirota

    Journal of Plasma and Fusion Research　92　(12)　861-867　2016/12

    Publisher: Japan Society of Plasma Science and Nuclear Fusion Research

    ISSN： 0918-7928

  5. 波のエネルギーに基づく軸流を持つ渦の安定性解析とその応用

    服部裕司, 廣田真, 福本康秀

    東北大学流体科学研究所共同利用・共同研究拠点流体科学研究拠点活動報告書　2014　2015

  6. 29pAT-9 Explosive magnetic reconnection mediated by effect of finite electron temperature

    Hirota M., Hattori Y.

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　69　(1)　274-274　2014/03/05

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  7. Representation of Wave Energy of a Rotating Flow in Terms of the Dispersion Relation

    Yasuhide Fukumoto, Makoto Hirota, Youichi Mie

    Nonlinear Physical Systems: Spectral Analysis, Stability and Bifurcations　9781848214200　139-153　2013/12/31

    Publisher: Wiley Blackwell

    DOI： 10.1002/9781118577608.ch7 　

  8. Variational approach to necessary and sufficient condition for stability of parallel shear flow

    Hirota M.

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　68　(2)　220-220　2013/08/26

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  9. 26pEA-8 Role of electron temperature in acceleration mechanism of collisionless magnetic reconnection

    Hirota M., Morrison P. J., Ishii Y., Yagi M., Aiba N.

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　68　(1)　265-265　2013/03/26

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  10. 無衝突磁気リコネクションの加速機構における電子温度効果の役割

    廣田真, MORRISON P. J, 石井康友, 矢木雅敏, 相羽信行

    日本物理学会講演概要集　68　(1)　265　2013/03/05

    ISSN： 1342-8349

  11. Variational formulation of nonlinear hydrodynamic stability (Modern approach and developments to Onsager's theory on statistical vortices)

    Hirota Makoto

    RIMS Kokyuroku　1798　73-84　2012/06

    Publisher: Kyoto University

    ISSN： 1880-2818

  12. 24aYG-9 Nonlinear analysis of collisionless magnetic reconnection using energy principle

    Hirota M., Morrison P. J., Ishii Y., Yagi M.

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　67　(1)　254-254　2012/03/05

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  13. 変分原理を用いた無衝突磁気リコネクションの解析 (オイラー方程式の数理 : カルマン渦列と非定常渦運動100年)

    廣田 真, Morrison P. J.

    数理解析研究所講究録　1776　115-125　2012/02

    Publisher: 京都大学

    ISSN： 1880-2818

  14. 電磁流体方程式の変分原理に基づいた非線形モード間相互作用の定式化 (オイラー方程式の数理 : 力学と変分原理250年)

    廣田 真

    数理解析研究所講究録　1749　61-72　2011/07

    Publisher: 京都大学

    ISSN： 1880-2818

  15. 25pGZ-3 Theory of action-angle variables for continuous spectrum in flowing plasma

    HIROTA Makoto

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　66　(1)　244-244　2011/03/03

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  16. 22pTE-6 Evaluation of wave mean-field interaction by Lie series expansion

    HIROTA Makoto, FUKUMOTO Yasuhide

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　65　(1)　247-247　2010/03/01

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  17. プラズマ回転シアによる周辺MHDモードの不安定化機構について

    相羽信行, 古川勝, 廣田真, 徳田伸二

    日本物理学会講演概要集　65　(1)　245-245　2010/03/01

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  18. 25aYP-6 Weakly nonlinear analysis of MHD modes in Lagrangian description

    HIROTA Makoto

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　64　(2)　110-110　2009/08/18

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  19. 楕円渦流上のKelvin波の弱非線形相互作用によって誘導される平均流 (非線形波動現象の数理と応用)

    彌榮 洋一, 福本 康秀, 服部 裕司, 廣田 真

    数理解析研究所講究録　1645　90-99　2009/04

    Publisher: 京都大学

    ISSN： 1880-2818

  20. 28pSA-2 Evaluation of resonant damping rate by means of wave action

    HIROTA Makoto, TOKUDA Shinji

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　64　(1)　222-222　2009/03/03

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  21. 22aZH-10 Instabilities of magnetohydrodynamic flows caused by negative energy modes

    HIROTA Makoto, TOKUDA Shinji

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　63　(2)　176-176　2008/08/25

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  22. Spectrum and Energy of Waves in Mean Shear Flows (Mathematical Analysis in Fluid and Gas Dynamics)

    Hirota Makoto, Fukumoto Yasuhide

    RIMS Kokyuroku　1592　24-40　2008/04

    Publisher: Kyoto University

    ISSN： 1880-2818

  23. 23aQF-4 Spectrum of Waves in Flow Fields and its Hamiltonian structure

    HIROTA Makoto

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　63　(1)　213-213　2008/02/29

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  24. 22pRS-15 Theories on Wave Energy and Bifurcation for Flowing Plasmas

    HIROTA Makoto, Fukumoto Yasuhide

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　62　(2)　230-230　2007/08/21

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  25. 20aWD-7 Spectrum and Wave Energy of Three-dimensional Perturbations in Shear flows

    HIROTA Makoto, Fukumoto Yasuhide

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　62　(1)　282-282　2007/02/28

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  26. Drift currents induced by three-dimensional motions of vortex tube

    HIROTA Makoto

    2007　295-295　2007

    Publisher: 日本流体力学会

    More details Close

    Drift currents induced by linear waves are considered in a general manner by imposing the topological constraint (or isovortical condition) on disturbances. The evolution equation for the Lagrangian displacement field is essential for generating such isovortical motions. The wave energy is naturally defined up to of the second order, which includes the inner product of the mean flow and the drift current. This drift current is computed analytically for the case of the Kelvin waves in a vortex tube.

  27. 25pQB-2 Interaction of Acoustic Waves with Continuous Spectrum in Inhomogeneous Plasma

    HIROTA Makoto

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　61　(2)　160-160　2006/08/18

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  28. 27pUC-2 Lyapunov stability of MHD equilibria characterized by variational principle

    Hirota M., Yoshida Z.

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　61　(1)　202-202　2006/03/04

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  29. Stability of Flowing Plasmas : Non-Hermitian Generator, Singularities and Variational Principle

    HIROTA Makoto

    82　(11)　789-791　2006

    Publisher: プラズマ・核融合学会

  30. AM06-06-018 Algebraic instability caused by acoustic waves in shear flows

    HIROTA Makoto

    2006　173-173　2006

    Publisher: 日本流体力学会

    More details Close

    In a bounded shear flow of the compressible fluid model, resonant interaction among the acoustic waves and the continuum modes is fully investigated by the Laplace transform. The interaction stems from the degeneracy of the point and continuous spectra, which is possible since the linearized fluid equation is governed by a non-selfadjoint operator. For the case of uniform shear, three-dimensional disturbances exhibit an algebraic growth (∝ t) of a certain continuum mode. The nonuniformity of shear does not allow the presence of such a degenerated point spectrum, which implies the Landau damping (or growth) of the acoustic wave.

  31. 21pXK-3 "WKB analysis of magneto-rotational instability in a thin accretion disk"

    Furukawa M., Krishant V., Hirota M., Yoshida Z.

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　60　(2)　123-123　2005/08/19

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  32. 27aXG-3 Linear stability of Hall MHD with the use of Lagrange representation

    Hirota M., Hameiri E., Yoshida Z.

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　60　(1)　252-252　2005/03/04

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  33. 13pQA-9 Continuous spectrum of magnetohydrodynamics described by the hyperfunction theory

    Hirota M, Yoshida Z

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　59　(2)　164-164　2004/08/25

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  34. 27aWH-2 Singular eigenfunctions formulated by Sato's hyperfunction theory

    Hirota M., Yoshida Z.

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　59　(1)　204-204　2004/03/03

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  35. Algebraic behavior of fluctuations in MHD stability analysis

    Hirota M., Tatsuno T., Yoshida Z.

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　58　(2)　170-170　2003/08/15

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  36. Analysis for algebraic instability of fluctuations in shear flow : singular point analysis of degenerate continuous spectra

    Hirota M., Tatsuno T., Yoshida Z.

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　58　(1)　215-215　2003/03/06

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  37. 7aSQ-5 高速プラマ流を用いた高ベーダプラス,閉じ込め(プラズマ・流体理論・数値解析(領域内横断),領域11合同,領域2)

    吉田 善章, 比村 治彦, 龍野 智哉, Volponi F., 伊藤 淳, 中島 千博, 大崎 秀一, 沼田 龍介, 斎藤 晴彦, 廣田 真, 若林 英紀, 白石 淳也, 深尾 正之, 小川 雄一, 森川 惇二, 大國 弘太郎

    日本物理学会講演概要集　57　(2)　162-162　2002/08/13

    Publisher: 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  38. 27aXQ-5 Asymptotic analysis of non-Hermitian dynamics in non-neutral plasmas

    Hirota M., Tatsuno T., Kondoh S., Yoshida Z.

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　57　(1)　211-211　2002/03/01

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  39. 26aB01 Stabilizing and destabilizing effect of shear flow : beyond Kelvin-Helmholtz instability

    Tatsuno T., Hirota M., Ito A., Volponi F., Yoshida Z., Mahajan S. M.

    (19)　63-63　2002

    Publisher: プラズマ・核融合学会

  40. Secular behavior of electrostatic Kelvin-Helmholta (diocotron) modes coupled with plasma oscillations

    Hirota M., Tatsuno T., Kondoh S., Yoshida Z.

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　56　(2)　122-122　2001/09/03

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

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Presentations 72

  1. 不安定成層の流れによる安定化

    廣田真

    NIFS共同研究研究会「MHDとその周辺に関する理論・シミュレーション研究」　2024/12/27

  2. 横流れ定在渦を重ねた三次元境界層における乱れの線形non-modal成長について

    井手優紀, 廣田真

    第38回数値流体力学シンポジウム　2024/12/11

  3. Deformation and breakdown of vortex structure due to rotational-hyperbolic instability of 2D Taylor-Green vortices in rotating fluids

    Naoya Ueno, Makoto Hirota, Yuji Hattori

    77th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics　2024/11/26

  4. Suppression of crossflow-induced boundary layer transition on a swept wing by sinusoidal roughness elements

    Makoto Hirota, Yuki Ide, Yuji Hattori

    77th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics　2024/11/25

  5. Rotational-hyperbolic instability and ring-type elliptic instability: new unstable modes of rotating stratified fluids

    Yuji Hattori, Makoto Hirota

    77th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics　2024/11/24

  6. Direct Numerical Simulation of the Trailing Edge Noise on a Flat Plate and the Effect of Finlets

    Natsumi Hirao, Makoto Hirota, Yuji Hattori

    77th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics　2024/11/24

  7. Analysis of Trailing Edge Noise from a Flat Plate and Effect of Finlets on the Noise using Direct Numerical Simulation

    Natsumi Hirao, Makoto Hirota, Yuji Hattori

    21th International Conference on Flow Dynamics　2024/11/20

  8. 超音速三次元境界層の乱流遷移抑制効果をもつ最適な粗さ要素の探索

    廣田真, 庭野翔也, 井手優紀, 服部裕司, 大林茂

    第62回飛行機シンポジウム　2024/10/17

  9. Applicability limit and time-marching algorithm of special relativistic MHD models extended by two-fluid effects

    Shuntaro Yoshino, Makoto Hirota, Yuji Hattori

    66th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics　2024/10/08

  10. 回転流体中の2次元Taylor-Green渦における巨視的不安定性に起因した渦構造の変化

    上野直哉, 廣田真, 服部裕司

    日本流体力学会年会2024　2024/09/26

  11. 磁気回転不安定性のエネルギー解析

    古川勝, 廣田真, 後藤渓太

    日本物理学会第79回年次大会　2024/09/18

  12. 二流体効果によって拡張された特殊相対論的MHDモデルとその数値的可解性

    吉野舜太郎, 廣田真, 服部裕司

    日本物理学会第79回年次大会　2024/09/16

  13. 粗さ要素を用いた境界層の乱流遷移制御のメカニズムと課題

    廣田真, 井手優紀, 服部裕司

    数理解析研究所共同研究「非平衡な乱流」　2024/07/24

  14. Laminarization of Supersonic Three-dimensional Boundary Layer by Sinusoidal Roughness Elements

    Makoto Hirota, Shoya Niwano, Yuki Ide, Yuji Hattori, Shigeru Obayashi

    9th European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering　2024/06/04

  15. シングルヘリシティ非圧縮MHDの4場簡約化モデルと磁気回転不安定性への適用

    古川勝, 廣田真, 後藤渓太

    日本物理学会2024年春季大会　2024/03/19

  16. 波形粗さ要素の適用による後退翼面上の境界層遷移の安定化

    廣田真, 井手優紀, 服部裕司

    日本物理学会2024年春季大会　2024/03/19

  17. Experimental Validation of the Suppression of Cross flow Instability by Sinusoidal Roughness Elements

    Sayaka Suzuki, Aiko Yakeno, Yasufumi Konishi, Naoko Tokugawa, Makoto Hirota, Hikaru Takami, Shigeru Obayashi

    2024 AIAA SciTech Forum and Exposition　2024/01/09

  18. Design Basis of Sinusoidal Roughness Elements for Enhanced Laminarizing Effect on Three-dimensional Boundary Layer

    Makoto Hirota, Yuki Ide, Yuji Hattori

    2024 AIAA SciTech Forum and Exposition　2024/01/09

  19. 圧縮性拡張 MHD 方程式の数値シミュレーション技法

    廣田 真

    日本物理学会 第77回年次大会　2022/03/16

  20. 動的変化する壁面粗さ形状を用いた乱流遷移抑制効果の最適化

    城崎 孝之, 廣田 真, 服部 裕司

    第35回数値流体力学シンポジウム　2021/12/15

  21. Optimization of Turbulent Transition Delay Effect Using Dynamically Transforming Roughness Elements

    T. Shirosaki, M. Hirota, Y. Hattori

    18th International Conference on Flow Dynamics　2021/10/29

  22. Control of Gortler Vortices in High-Speed Boundary Layer Flows Using Nonlinear Boundary Region Equations

    O. Es-Sahli, A. Sescu, M. Z. Afsar, Y. Hattori, M. Hirota

    18th International Conference on Flow Dynamics　2021/10/29

  23. Numerical Study on Local Scale Similarity of Primary and Secondary Crossflow Instability

    Makoto Hirota, Yuki Ide, Yuji Hattori

    18th International Conference on Flow Dynamics　2021/10/29

  24. 散逸的拡張MHDシミュレーションにおける境界条件の実装

    廣田 真

    日本物理学会2021年秋季大会　2021/09/20

  25. 波形粗さ要素による三次元境界層遷移の抑制効果

    廣田 真, 井手 優紀, 服部 裕司

    日本物理学会 第76回年次大会　2021/03/14

  26. 横流れ不安定性のDNSに基づいた三次元境界層遷移モデルの構築

    廣田 真, 井手 優紀, 服部 裕司

    第34回数値流体力学シンポジウム　2020/12/22

  27. Effect of wall cooling or heating on streaks streamwise vortices developing in compressible boundary layers

    A. Sescu, O. Es-Sahli, M. Afsar, Y. Hattori, M. Hirota

    73rd Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics　2020/11/22

  28. Investigation of an Optimal Control Approach in the Context of Compressible Boundary Region Equations

    O. Es-Sahli, A. Sescu, M. Afsar, Y. Hattori, M. Hirota

    73rd Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics　2020/11/22

  29. Control of Streamwise Vortices Developing in Compressible Boundary Layers

    O. Es-Sahli, A. Sescu, M. Afsar, Y. Hattori, M. Hirota

    17th International Conference on Flow Dynamics　2020/10/29

  30. Modeling of Nonlinear Crossflow Instability in Three-dimensional Boundary Layer

    Makoto Hirota, Yuki Ide, Yuji Hattori

    17th International Conference on Flow Dynamics　2020/10/29

  31. 拡張MHD方程式の線形安定性に対する変分原理と自己共役性

    廣田 真

    日本物理学会2020年秋季大会　2020/09/11

  32. 磁気ヘリシティ入射と緩和の拡張 MHD シミュレーション

    廣田 真, Philip J. Morrison, Wendell Horton, 服部 裕司

    日本物理学会第75回年次大会　2020/03

  33. Nonlinear dynamics of destabilized array of vortices in stratified fluid

    Yuji Hattori, Makoto Hirota

    72nd Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics　2019/11/25

  34. Development for a Theoretical Model of Crossflow-induced Boundary-layer Transition

    Makoto Hirota, Yuki Ide, Takahisa Hayashida, Yuji Hattori

    72nd Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics　2019/11/23

  35. Prediction of Crossflow-induced Boundary-layer Transition and its control by sinusoidal wall roughness

    廣田 真, 井手 優紀, 林田 貴寿, 服部 裕司

    第65回「乱流遷移の解明と制御」研究会　2019/11/18

  36. Numerical Simulation of Vertical Vorticity Generation in Unstable Stratified Shear Flow

    Akira Takahashi, Makoto Hirota, Yuji Hattori

    16th International Conference on Flow Dynamic　2019/11/08

  37. Scale Analysis for Primary and Secondary Instabilities of Three-dimensional Boundary Layer

    Makoto Hirota, Yuki Ide, Takahisa Hayashida, Yuji Hattori

    16th International Conference on Flow Dynamics　2019/11/08

  38. 不安定密度成層せん断流における鉛直渦度発生の数値シミュレーション

    高橋 翠, 廣田 真, 服部 裕司

    日本流体力学会年会2019　2019/09/15

  39. 成層流中の渦列の不安定化過程

    服部 裕司, 廣田 真

    日本流体力学会年会2019　2019/09/14

  40. 電子慣性効果を含む拡張MHD方程式の境界条件

    廣田 真

    日本物理学会2019年秋季大会　2019/09/12

  41. Prediction and control of boundary-layer transition induced by steady crossflow vortices

    Makoto Hirota, Yuki Ide, Takahisa Hayashida, Yuji Hattori

    IUTAM Symposium "Vortex dynamics in science, nature and technology"　2019/06/27

  42. 壁面粗度による三次元境界層の遷移抑制効果の数値的検証

    廣田 真, 井手 優紀, 服部 裕司

    第64回「乱流遷移の解明と制御」研究会　2019/03/28

  43. 孤立粗度による横流れ不安定性抑制効果の数値的検証

    廣田 真, 井手 優紀, 林田 貴寿, 服部 裕司

    第32回数値流体力学シンポジウム　2018/12/13

  44. 後退翼周り境界層の遷移予測と制御に向けた直接数値解析と非線形安定性解析

    廣田 真, 井手 優紀, 林田 貴寿, 服部 裕司

    第56回飛行機シンポジウム　2018/11/15

  45. Suppression Mechanism of Crossflow Vortices in a Three-dimensional Boundary Layer by Triggering Less Unstable Modes International-presentation

    M. Hirota, Y. Hattori

    15th International Conference on Flow Dynamics　2018/11/09

  46. Sturm-Liouville型方程式の正則化によるシア流の安定性条件導出

    廣田 真

    日本流体力学会年会2018　2018/09/03

  47. ACヘリシティ入射によって維持されるヘリカルなテイラー緩和状態の数値計算

    廣田 真, Philip J. Morrison, Wendell Horton, 服部 裕司

    Plasma Conference 2017　2017/11/24

  48. Numerical simulation of magnetohydrodynamic relaxation controlled by external AC loop voltages International-presentation

    M. Hirota, P. J. Morrison, W. Horton, Y. Hattori

    14th International Conference on Flow Dynamics　2017/11/03

  49. Magnetic helicity balance at Taylor relaxed states sustained by AC helicity injection International-presentation

    M. Hirota, P. J. Morrison, W. Horton, Y. Hattori

    59th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics　2017/10/25

  50. Gyrofluid Energy Principle and Its Application to Fast Magnetic Reconnection International-presentation

    M. Hirota, P. J. Morrison

    1st Asia-Pacific Conference on Plasma Physics　2017/09/19

  51. 交流電圧を用いた磁気ヘリシティ入射による定常電流駆動のシミュレーション

    廣田 真, Philip J. Morrison, Wendell Horton, 服部 裕司

    日本物理学会第72回年次大会　2017/03/18

  52. 無衝突プラズマにおける爆発的磁気リコネクションの理論

    プラズマ・核融合学会第33回年会　2016/11

  53. Stability Criteria for Circular Vortex Tubes with Smooth Vorticity Profiles International-presentation

    P. J. Morrison, Y. Hattori

    13th International Conference on Flow Dynamics　2016/10

  54. Energy principle for a gyrofluid model and variational description of collisionless tearing modes International-presentation

    P. J. Morrison

    58th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics　2016/10

  55. Variational formalism for linear growth rates of collisionless tearing modes International-presentation

    IUTAM Symposium "Helicity Structures and Singularity in Fluid and Plasma Dynamics"　2016/04/11

  56. 連続成層シア流の線形不安定化メカニズムと安定性のため十分条件

    P. J. Morrison

    日本物理学会 第71回年次大会　2016/03/19

  57. 21aBU-3 Linear Stability Analysis of Two-dimensional Taylor-Green Vortices in a Stratified Flow

    Suzuki S., Hattori Y., Hirota M.

    Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan　2016

  58. 21aBU-1 Linear instability mechanism and sufficient stability conditions of continuous stratified shear flows

    Hirota M., Morrison P. J.

    Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan　2016

  59. 二流体効果がもたらすテアリングモードの爆発的成長 ～X型の電流・渦シート構造の形成とスケーリング則について～

    平成27年度NIFS共同研究研究会「電磁モデルによるプラズマ中の不安定性・乱流に関する理論・シミュレーション」　2015/12/17

  60. Variational approach to stability boundary for the Taylor-Goldstein equation International-presentation

    68th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics　2015/11/23

  61. Variational Stability Criteria for Stratified Shear Flows International-presentation

    12th International Conference on Flow Dynamics　2015/10/29

  62. 交流ループ電圧による抵抗性プラズマへの磁気ヘリシティ入射効率

    日本物理学会2015年秋季大会　2015/09/16

  63. Theoretical description of explosive magnetic reconnection in collisionless two-fluid models International-presentation

    M. Hirota, Y. Hattori, P. J. Morrison

    2015 Sherwood Fusion theory Conference　2015/03/17

  64. 16pCN-9 Efficiency of magnetic helicity injection into resistive plasmas by AC loop voltages

    Hirota M., Horton W., Morrison P. J.

    Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan　2015

  65. Nonlinear analysis of explosive growth of collisionless magnetic reconnection in the presence of the effect of finite electron temperature International-presentation

    M. Hirota, Y. Hattori

    56th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics　2014/10/29

  66. 有限電子温度効果が介在する爆発的磁気リコネクション

    廣田 真, 服部 裕司

    日本物理学会 第69回年次大会　2014/03/29

  67. 爆発的磁気リコネクションにおける階層間相互作用

    平成25年度NIFS共同研究研究会「MHDおよび流体力学における流れの安定性に関する理論・シミュレーション研究」　2013/12

  68. Variational analysis of linear stability of flowing equilibria based on action-angle representation International-presentation

    55th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics　2013/11

  69. Variational Approach to Necessary and Sufficient Stability Conditions for Inviscid Shear Flow International-presentation

    10th International Conference on Flow Dynamics　2013/11

  70. Variational approach to spectral stability criteria of inviscid flows International-presentation

    JSPS/UK Meeting ”TOPOLOGICAL VORTICITY DYNAMICS IN THE PHYSICAL SCIENCES”　2013/09

  71. 平行シア流の安定性の必要十分条件に対する変分法的アプローチ

    日本物理学会 2013年秋季大会　2013/09

  72. Variational approach to spectral stability of flowing plasmas

    第19回NEXT(数値トカマク)研究会　2013/08/29

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Industrial Property Rights 4

  1. 隆起構造および物体

    廣田 真, 服部 裕司, 井手 優紀, ▲高▼見 光, 吉本 稔

    特許第7465483号

    Property Type: Patent

  2. 隆起構造、翼、隆起構造の設計方法及びその設計プログラム

    戸上 健治, 吉本 稔, 廣田 真, 服部 裕司, 井手 優紀

    特許第7369386号

    Property Type: Patent

  3. RAISED STRUCTURE AND WING

    Makoto Hirota, Yuki Ide, Yuji Hattori, HIkaru Takami, MInoru Yoshimoto

    Property Type: Patent

  4. 隆起構造、翼、隆起構造の設計方法及びその設計プログラム

    戸上 健治, 吉本 稔, 廣田 真, 服部 裕司, 井手 優紀

    Property Type: Patent

Research Projects 8

  1. Investigation of two component plasmas frozen into canonical flux tube using BX-U

    Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

    System: Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    Institution: Kyoto Institute of Technology

    2021/04 - 2024/03

  2. Development of nonlinear extended MHD simulation methods for free-boundary plasmas

    Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

    System: Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    Institution: Tohoku University

    2021/04 - 2024/03

  3. 磁場を考慮した低マッハ数モデルにおける火炎面の伝搬速度及び線形安定性の解析

    和田啓吾, 廣田真

    Offer Organization: 東北大学流体科学研究所

    System: 萌芽公募共同研究

    2022/04 - 2023/03

  4. Construction of extended MHD theory for plasma current driven by magnetic helicity injection

    Hirota Makoto

    Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

    System: Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    Institution: Tohoku University

    2016/04 - 2020/03

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    A numerical simulation code is developed for solving the extended magnetohydrodynamic (MHD) equations, which includes two-fluid effects. In particular, for the purpose of simulating the experiments of magnetic helicity injection into plasmas, the appropriate boundary condition is formulated to impose voltages on the conductive wall. This simulation code can estimate self-organized current that is eventually generated through complicated turbulent process followed by magnetic helicity injection. A comparison is made with the MHD theoretical prediction and the two-fluid effects on relaxation are investigated.

  5. Theoretical study of explosvie collapse mechanism in high-temperature plasmas by using a variational approach to multi-scale dynamical system

    HIROTA Makoto, Morrison Philip J., HATTORI Yuji

    Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

    System: Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

    Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

    Institution: Tohoku University

    2013/04 - 2016/03

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    A mechanism for explosive magnetic reconnection in high-temperature plasma is investigated by analyzing the nonlinear evolution of a tearing instability in a two-fluid model that includes the effects of electron inertia and temperature. A high-resolution simulation of this model shows an explosive tendency for the nonlinear growth, where it is newly found that the explosive widening of the X-shaped current layer occurs locally around the reconnection point. The reason for the onset of this locally enhanced reconnection is explained theoretically by developing a novel nonlinear variational method. The theoretical model proves that the local reconnection can release the magnetic energy more efficiently than the global one and the estimated scaling of the explosive growth rate agrees well with the simulation results.

  6. Hamiltonian study of infinite-dimensional mode couplings in non-uniform plasmas

    HIROTA Makoto

    Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

    System: Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

    Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

    Institution: Japan Atomic Energy Agency

    2010 - 2012

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    Toward understanding the formation mechanisms of non-uniform spatial structures in astrophysical and laboratory plasmas, general mode-coupling theory is developed for global (or long wavelength) fluctuations, for which the conventional local (or short wavelength) approximation is not valid. By developing new mathematical techniques that base on the theory of infinite-dimensional Hamiltonian system, the global mode-coupling, which may include continuous spectrum, is successfully formulated and it is applied to specific phenomena.

  7. Experimental Studies on the High-beta Equilibrium and Stability of Rapidly Flowing Plasma Produced in Toroidal Non-neutral Plasma Trap

    YOSHIDA Zensho, FURUKAWA Masaru, SAITOH Haruhiko, OGAWA Yuichi, MORIKAWA Junji

    Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

    System: Grants-in-Aid for Scientific Research

    Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)

    Institution: The University of Tokyo

    2002 - 2006

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    We have studied the self-organization mechanism in flowing plasmas to explore the diversity of structures created in space and astronomical systems, and also examined the applicability of the high-beta equilibrium for advanced-fusion concept. 1.Results of Theoretical Studies We have developed some innovative methods for the analysis of equilibria and stability of flowing plasmas. Unlike the conventional theories of stationary (non-flowing) plasmas, the analysis of flowing plasmas may not invoke the well-known methods of spectral decomposition or energy principle. Analyzing the topological singularities of the non-canonical Hamiltonian formalisms, we have succeeded to characterize the basic vertical structures of flow-field coupling in terms of Casimir invariants (helicities). The corresponding variational principle yields a Lyapunov function, whose coercivity warrants the stability of the "Beltrami fields", the minimizer of the variational principle. The theory has been applied to explain the structural instabilities in solar corona, high-beta equilibria in Jupiter's magnetosphere, as well as new-type of flowing equilibria in Proto-RT and RT-1 devices. 2.Results of Experimental Studies We have demonstrated stable formation of super-sonic (Mach number > 5) rotating plasma in the Proto-RT Device. The Proto-RT device can confine a non-neutral (pure electron) plasma in a "magnetosphere-like" configuration. A non-neutral plasma produces a flowing (spinning) equilibrium by its self-electric field. By applying an internal electric field in a quasi-neutral plasma, we can achieve a similar flowing plasma. We have established a unified understanding of non-neutral and flowing plasmas : (1)We have demonstrated stable confinement of non-neutral plasma in a magnetic-surface configuration,; (2)By applying a radial electric field, we have demonstrated the self-organization of stable super-sonic flowing plasma ; (3)We have demonstrated the production of a new branch of equilibrium by the effect of fast flow ; (4)We have developed new technologies to construct magnetosphere-like plasma confinement device.

  8. 流れをもつプラズマの安定性と揺らぎ-非エルミート系のスペクトルと繰り込み理論

    廣田 真

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業

    Category: 特別研究員奨励費

    Institution: 東京大学

    2003 - 2005

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    プラズマの安定性を調べるには、線形化されたMHD方程式を解かなければならないが、それには非エルミート作用素のスペクトル理論を必要とし、数学的には非常に難しい問題である。ただし、MHD方程式はハミルトン形式に書き表すことができるため、直接解かなくても変分原理によって平衡や安定性をある程度まで議論することができる。本研究ではDynamically Accessible Variation(以下、DAV)と呼ばれる変分法について注意深く考察し、これが従来の変分的手法よりも優れている点を明らかにした。Energy-Casimir methodによれば、任意のハミルトン系において、ハミルトニアンHとカシミール不変量Cの和の極値δ(H+C)=0は平衡状態であり、さらに第二変分が正(or 負)定値であればその平衡は安定である。この手法はカシミール不変量が何かを具体的に知っている必要があり、3次元MHDの場合、テイラー状態にしか適用できないという問題がある。 一方、MHD安定性解析でよく用いられるエネルギー原理は任意の平衡に対して適用できるものの、特殊な摂動が仮定されており、その関数空間での安定性しか議論していない。また、流れをもった平衡に対しては、しばしばエネルギーが不定値になってしまうという問題がある。 DAVは理論上すべてのカシミール不変量を一定に保つ特別な変分である。DAVによるハミルトニアンの第二変分はカシミール不変量を知らなくても計算でき、Energy-Casimir methodやエネルギー原理と比べて、正定値になりやすい。本研究では、第一変分δ(H+C)=0によって特徴づけられる平衡に対しては、DAVによる第二変分が正定値であることが、全ての摂動に対する安定性の十分条件となることを示した。具体的には、プラズマの2次元的な運動に対して、DAVが常に他の変分法よりも優れていることがわかる。

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Other 5

  1. Interaction between plasma rotation and pressure driven modes in LHD

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    近年のLHD実験では、モードの回転とプラズマの崩壊現象が注目されている。モードの回転が停止した直後に、磁場揺動が急激 に成長し、それに伴って、ベータ値が検証することが観測されている。LHDでは、圧力駆動型モードが最も危険な不安定性であ り、この場合も、そのうちの交換型モードによって崩壊が生じたものと理解できる。一方、この観測結果を逆に考えると、モー ドが回転している間は、成長が抑制されていたことを示唆していると解釈できる。そこで、本研究では、プラズマの回転が圧力 駆動型モードの成長を抑制できるかどうかについて、そのメカニズムの解明を理論的に進める。実験データも含めて直接LHDプ ラズマを取り扱う研究であるため、核融合科学研究所での共同研究として推進していかざるを得ない。

  2. Effects of flows on MHD stability of LHD plasma

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    ヘリカル型原型炉を目指す上において、圧力駆動型モードに対するMHD安定限界の確定は極めて重要である。ところが、この安定 限界を規定する手法がまだ確立されていない。LHD実験では、線型理想安定性理論によって予測される安定限界よりも不安定な領 域において、最高ベータ値が達成されており、実験を説明できる物理メカニズムを解明する必要がある。その一つの重要な候補と して、プラズマ中に誘起されるフローが挙げられる。本研究では、反磁性効果及び径電場によるプラズマ中の自発的フローによる 効果を含んだ安定性解析を行い、安定限界指標の確立を目指す。そのためには、LHD実験との比較検証が不可欠である。一方で、 このようなプラズマフローはトカマク等でも議論されており、その数値的手法や基礎的物理の解明においては他分野の研究者との 連携も必要である。以上から、本研究は核融合科学得研究所の共同研究でなければならない。

  3. Theoretical analysis of MHD Properties of LHD Plasmas with RMPs

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    現在、世界中の多くの環状磁場閉じ込め装置において、圧力分布の局所的制御を目的として、共鳴摂動磁場(RMP)の研究が精力的に行われ ているが、その影響については、必ずしも明確になっていない。そこで、本研究では、MHD数値解析を用いて、特にLHDにおけるRMP印可 時におけるプラズマ挙動の解析を行う。まず、RMPの浸み込みに関する知見を得ることを目標とする。さらに、RMPによる圧力駆動型モード の振舞いの変化に着目し、線形モード構造の変化や、非線挙動による圧力分布の構造変化等について解析を行う。得られた結果を実験での観 測と比較し、観測結果のメカニズムの解明を行う。また、トカマク等の磁場閉じ込めプラズマでの挙動と比較し、RMPによる影響の総合的理 解を得ることも視野に入れている。このように、対象をLHDプラズマとし、実験研究者との綿密な議論を行うため、核融合科学研究所での共 同研究であることが必要である。

  4. Extended modeling for MHD equilibrium and stability of toroidal plasmas

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    トロイダルプラズマに対する既存の平衡・安定性解析手法を拡張し、強い流れや高ベータ等の特徴をもつ先進的な閉じ込めに対応できる手法の確立を目的とする。トロイダル流及びポロイダル流をもつMHD平衡計算コードの開発、それを用いた線形安定性解析コードの開発、ホール項や有限ラーマー半径効果などを含んだ拡張MHDシミュレーションによる圧力駆動型不安定性の解析のためのモデルについての検討を行う。これらの課題は核融合科学研究所の数値実験プロジェクトの研究テーマに合致するものであり、また研究指導する総研大の学生に共同研究の機会を提供するためにも、核融合科学研究所の共同研究で行うことが必要である。

  5. Analysis of MHD stability property of LHD plasma

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    本研究では、LHDプラズマの安定性特性について、非線型数値シミュレーションを行い、実験結果と比較することによって、そのMHD現象の物理的メカニズムの解明を目指す。特に、実験で得られている崩壊現象を取り上げ、崩壊の閾地を決める要因を探る。このような直接的なLHDプラズマの安定性特性を理論、実験の両面から探るには、本研究所の共同研究であることが必須である。また、トカマク等の他の核融合閉じ込め装置において、これまで蓄積されてきたシミュレーションの手法や結果、さらには実験結果等の知見も、このような研究には欠かせない重要な要素である。この観点から、本研究所の共同研究として行い、内外の研究者の英知を結集することが必要である。