相対エントロピーを基にした流れ場の混合能力評価 Evaluation of Mixing Ability of Flow Field Based on Relative Entropy

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著者

    • 柴 貴子 SHIBA Takako
    • 大阪大学大学院基礎工学研究科 物質創成専攻化学工学領域 Division of Chemical Engineering, Graduate School of Engineering Science, Osaka University
    • 井上 義朗 INOUE Yoshiro
    • 大阪大学大学院基礎工学研究科 物質創成専攻化学工学領域 Division of Chemical Engineering, Graduate School of Engineering Science, Osaka University

抄録

流体混合を解析する場合に用いられる定量的指標として,混合度と混合能がある.混合度は着目流体の空間分布の一様性に関する指標であるのに対し,混合能は流体運動における混合性の強さに関する指標である.本論文では,相対エントロピー(あるいはKullback-Leiblerの情報量)に相当する量を用いて新しい混合能の定量的指標を提示する.流れの中で混合に直接寄与する部分は,力学系と見なした流れ場のPoincaré断面に見られるBirkhoffパターンと呼ばれる構造,すなわちカオスの海やKAM曲線で囲まれた孤立島状領域等の幾何学的形状に強く依存する.本論文で提案した混合能は,このBirkhoffパターンから予測される流れ場の潜在的な混合能力を的確に反映することのできる指標である.また,その計算に用いる流体粒子数への依存性も少ないという利点を持つ.

Mixedness and mixing ability are two kinds of quantitative indexes to evaluate fluid mixing. Mixedness is an index of spatial distribution uniformity of particular species in fluid. On the other hand, mixing ability is an index of kinematic intensity of mixing fluid motion. In this study, the new quantitative index to express kinematic mixing ability is proposed based on an information measure corresponding to a relative entropy, known as Kullback-Leibler information. The regions essentially dominating the fluid mixing motion strongly depend on the geometric structure of Birkhoff pattern on a Poincaré section, In this pattern, there are a chaotic sea and many islands enclosed by KAM curves. The new mixing ability proposed in this paper accurately expresses the potential mixing ability intrinsic to the flow field. In other word, this index coincides with the potential mixing ability predicted from Birkhoff pattern. Furthermore, there is an advantage that this index hardly depends on the number of virtual test particles used in this calculating procedure.

収録刊行物

  • 化学工学論文集  

    化学工学論文集 34(3), 313-320, 2008-05-20 

    The Society of Chemical Engineers, Japan

参考文献:  14件

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10021110819
  • NII書誌ID(NCID)
    AN00037234
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    0386216X
  • NDL 記事登録ID
    9520530
  • NDL 雑誌分類
    ZP5(科学技術--化学・化学工業--化学工学)
  • NDL 請求記号
    Z17-725
  • データ提供元
    CJP書誌  NDL  J-STAGE 
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