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低速多価イオンの多電子系原子分子との衝突における多電子捕獲と電子放出過程の研究

および(N_2)^<2+>2価分子イオンからクローン解離によるフラグメントイオン対を同時計測し、イオン対の運動エネルギー分布測定に成功した。そして、従来の予想に反し、低エネルギー衝突ではH_2標的において2電子捕獲過程が主要反応になっていること、並びに、H_2およびN_2標的の何れの2価分子イオン生成過程においてもフランク・コンドン原理が成り立っていることを実証した。本研究の当該年度においては、初年度に引続き低速多価イオンの電子捕獲反応断面積測定を継続すると共に、初年度に開発した同時計測実験法を用いて低速He^<2+>イオンとH_2やN_2分子衝突で生成された2価分子イオンのクーロン解離の研究を行うことができた。本年度の反応断面積測定では、Ar^<q+>-H_2衝突系においてq=9と11の低エネルギーデータが補充され、Ar^<q+>-He衝突系でq=6、7、8、9、11に対する0.1から400eV/amuの低エネルギー領域における1電子及び2電子捕獲過程の反応断面積の絶対値を測定し、H_2標的と同様He標的においても低エネルギー側で分極力による反応断面積の増大、いわゆるオービティング現象を見い出し、その現象のイオン電荷数依存性についての新しい知見を得た。また、C^<4+>-Ne、Ar、Kr衝突系の断面積測定では、標的原子の電子数の増大と共に多電子捕獲の寄与が増大することを明らかにし、Kr標的においてC^<4+>イオンの中性化反応(4電子捕獲反応)が起こることを見いだした。低速He^<2+>-H_2、N_2衝突における同時計測実験では、生成された(H_2)^<2+>および(N_2)^<2+>2価分子イオンからクーロン解離によるフラグメントイオン対の同時計測、並びに、イオン対の運動エネルギー分布測定に成功し、従来の予想に反し、低エネルギー衝突ではH_2標的において2電子捕獲過程が重要になっていること、そして、H_2およびN_2標的の何れの2価分子イオン生成過程においてもフランク・コンドン原理が成り立っていることを実証した。
農業分野における天候インデックス保険のボトルネックと普及可能性の評価

本研究では,天候インデックス保険における設計手法の精緻化を検討すると共に,ユーザーである農家の生計戦略とリスク回避行動に重点を置いて調査研究を行う.被害乖離が解消し,農家にとって真に有効な保険商品が開発されれば,当該地域において一層の投資が図られ,農業発展に寄与することが期待される.また,より剛健な生産戦略を構築するためには将来の気候変動による不確実性を考慮に入れたリスク推計も重要となるため,それらの情報に基づき,地域ごとの環境許容量に応じた適応策を提案する.本研究では,天候インデックス保険における設計手法の精緻化を検討すると共に,ユーザーである農家の生計戦略とリスク回避行動に重点を置いて調査研究を行う.被害乖離が解消し,農家にとって真に有効な保険商品が開発されれば,当該地域において一層の投資が図られ,農業発展に寄与することが期待される.また,より剛健な生産戦略を構築するためには将来の気候変動による不確実性を考慮に入れたリスク推計も重要となるため,それらの情報に基づき,地域ごとの環境許容量に応じた適応策を提案する.
竜巻発生装置を活用した突風荷重モデルの展開と大規模屋根の被災機構の解明

本研究では、近年顕在化した建築物の甚大な竜巻被害の実態を踏まえ、既往の科研費課題で開発した竜巻発生装置を活用した低層建築物の風圧実験を実施するとともに、竜巻による突風荷重モデルの精緻化を行った。具体的には、竜巻と建築物との相対的な大小関係に関するパラメータをモデルに導入し、屋根に鉛直上向きに作用する突風荷重が建築物の規模が小さいほど大きくなる傾向を示した。また、竜巻の作用を受ける大規模な屋根を有する鉄骨造施設に着目し、折板屋根と鋼板製外壁の有限要素モデルを構築した。そして、上記の風圧実験データを用いて、屋根上を竜巻が通過する状況を想定した時刻歴応答解析を行って竜巻による被災機構を解明した。平成25年度は、竜巻発生装置を活用した低層建築物モデルの風圧実験を実施し、竜巻通過時に屋根、壁及びべた基礎底面に作用する風力特性を把握した。この結果を平成24年に茨城県つくば市で確認された木造住家の転倒被害事例に当てはめ、転倒開始時の風速(82m/s)を推定した。また、生産施設その他の比較的規模の大きい非住家施設には、鋼板製の折板屋根と角波外壁が一般に設けられることから、折板屋根と角波外壁の耐風性能及びこれらの構成部材の試験データを収集し、強風や突風が作用するときの各部の荷重ー変形関係を整理した。次に張間24m、桁行36m、軒高12mの非住家施設を想定し、竜巻通過時の屋根と外壁の挙動を再現することを目的に、有限要素解析の予備的な検討を行った。このとき、作用荷重と耐力に係る入力データとして上記の風圧実験と荷重ー変形関係の結果を用い、鉄骨骨組は弾性ビーム要素、屋根材及び外壁材は等価直交異方性シェル要素、これらの支持部材(胴縁等)はビーム要素又は弾性トラス要素でモデル化した。検討の結果、各部の応力又はひずみの変化が作用荷重の変化と概ね対応しており、解析モデル作成の妥当性を確認した。この予備検討の結果に基づいて、平成26年度に精緻な解析的検討を実施するものとする。平成26年度は、前年度に予備検討を行った非住家施設(梁間24m、桁行36m、軒高12m)の有限要素解析について、精緻な検討を実施した。具体的には、竜巻発生装置による風圧実験で得られた竜巻状の風力データを入力値、既往の構法標準に掲げられている接合部の試験データ等を外装材の耐力に係る数値とする。そして、最大接線風速の大きさと屋根・外壁面及び接合部が損傷する可能性との関係に考察するとともに、既往の被災事例との対応から解析結果の妥当性を検証した。解析の結果、想定する最大接線風速の増加とともに外壁・屋根各部での応力が増加する傾向を解析的に得ることができた。また、2006年に宮崎県延岡市で発生したフジタスケールF2の竜巻による折板屋根の被災事例と比較し、解析結果が定性的に妥当であることを確認した。本研究で提示した解析と評価は、竜巻等突風を想定した外装材の設計検証の際に、被災リスクを軽減する事前対策を検討する手法として有用であると考える。本研究では、近年相次いで顕在化した建築物の甚大な竜巻被害の実態を踏まえ、既往の科研費課題で開発した竜巻発生装置を活用した低層建築物の風圧実験を実施した。また、その結果を踏まえて、竜巻による突風荷重モデルの精緻化を行った。具体的には、竜巻と建築物との間の相対的な大小関係に関するパラメータをモデルに導入し、屋根に鉛直上向きに作用する突風荷重が建築物の規模が小さいほど大きくなる傾向を示した。解析の結果、竜巻状気流の最大接線風速が60m/s(卓越開口がない場合)、30m/s(卓越開口がある場合)を超えるとそれぞれ損傷範囲が拡大しはじめる傾向が得られた。以上の実験的・解析的検討の結果は、大規模屋根等の対竜巻性能の検証、竜巻による損傷範囲の検証及び可視化に資すると考えられる。本研究課題では、大規模な屋根上を竜巻が通過する状況を時刻歴応答解析によって再現し、竜巻による被災機構を解明することを当初の研究目的として掲げている。平成26年度は、風圧実験で得られた竜巻状の風力データを用いた3次元有限要素解析を行い、竜巻等突風に対する外装材のぜい弱性を可視化することができたことから、概ね順調に進展していると考えている。

また、この解析成果をまとめた論文は査読を経て、日本建築学会技術報告集への掲載が決定ずみである。27年度が最終年度であるため、記入しない。建築構造、風工学平成27年度は、平成2526年度に得られた実験・解析結果をもとにして、主に以下の内容について研究を推進する計画である。また国内で竜巻被害が発生した際には、必要に応じて現地での被害調査を実施し、建築物等の被害形態の収集を行うものとする。(1)突風荷重モデルの展開昨年度までに実施した竜巻発生装置を用いた風圧実験結果に基づき、竜巻通過時に屋根に作用する突風荷重モデルの知見をとりまとめる。また、つくば竜巻で被災した5階建て集合住宅を再現した風圧模型を用いた実験を行い、外壁面とベランダ建具に作用する突風荷重を把握する。そして、実際の被災状況と荷重分布との対応関係を評価する。(2)大規模屋根モデルの有限要素解析昨年度に実施した折板屋根モデルの有限要素解析の結果について、妥当性を検証するとともに、フジタスケールで推定する風速との対応関係を評価する。また、この結果等を反映して、大規模屋根の対竜巻検証法の考え方を整理する。本研究課題では、大規模な屋根上を竜巻が通過する状況を時刻歴応答解析によって再現し、竜巻による被災機構を解明することを当初の研究目的として掲げている。平成25年度は、被災機構を解明するツールとして有限要素解析を用いて予備的な検討を実施し、解析手法の妥当性が確認できたことから、次年度の本格的な解析実施に向けて研究がおおむね順調に進展していると考えている。平成26年度は集合住宅を模した風圧模型を作成したが、その外注製作費が当初の予定額よりも下回ったので、次年度使用額が生じた。平成26年度以降は、平成25年度に得られた結果をもとにして、以下の内容について研究を推進していく予定である。また、国内で竜巻被害が発生した際には、必要に応じて現地での被害調査を実施し、建築物等の被害形態の収集を行うものとする。(1)突風荷重モデルの展開平成25年度までに竜巻発生装置を用いて実施した風圧実験結果に基づき、竜巻通過時に屋根又は外壁に作用する突風荷重モデルの展開を図る。ここでは、既往の科研費課題で提案した突風荷重の算定式に各実験パラメータでの実験結果を反映させ、周辺状況や屋根の規模等を考慮したかたちで改良する方針とする。(2)屋根モデルの有限要素解析平成25年度に実施した予備検討の結果を踏まえて、折板屋根の竜巻による被災状況を適切に再現するための有限要素解析を行う。具体的には風圧実験で得た屋根面の変動風圧の時刻歴データ、折板屋根の構成部材の耐力試験で得た荷重ー変形関係のデータを解析モデルの入力値として活用し、時刻歴応答解析を実施する。風圧実験用の備品(地表面粗度ブロックなど)の購入を予定している。平成25年度は精緻な有限要素法解析の実施に先立ち、予備的な解析を行った。したがって、当該解析に係る当初予定額を下回る予算で解析を行ったため、次年度使用額が生じる結果となっている。平成26年度は、平成25年度に行った予備検討の結果を踏まえて、より精緻なモデルに基づく時刻歴応答解析を実施する予定であり、主にそのための予算として使用する計画である。
金属酸化物をベースとした固体酸触媒・酸化反応触媒の開発

従来より様々な反応プロセスの不均一系触媒として、担持金属触媒や金属酸化物触媒が用いられてきたが、金属水酸化物に関しては未開拓に近い状態であった。本研究では、溶液中での溶存状態をpH、濃度、温度、溶媒の種類などをコントロールして厳密に制御し、アルミナのような無機酸化物担体上に単核(もしくはそれに近い高分散)のルテニウム水酸化物種を創製することに成功した。このようにして調製した触媒が、光学活性アルコールのラセミ化反応、カルボニル化合物・アリル型アルコールの水素化反応などの水素移行反応対しても非常に有効であることを見出した。種々の物理化学的検討および触媒の構造解析を行ったところ、単核の金属水酸化物種が上記の反応に対する活性点となること、その高活性の要因は「同一金属上に存在する水酸基由来のBronsted塩基と金属由来のLewis酸の協働効果」によることを明らかにした。さらに、本研究の触媒設計指針がルテニウム以外の種々の遷移金属種(ロジウム、銅など)にも適用可能で一般性が高いことも示し、これらの水酸基由来のBronsted塩基と金属由来のLewis酸の協働効果を利用した新しい官能基変換反応(例えば、アミンの酸素化によるアミド合成、アルコールとアンモニアからの直接ニトリル合成)の開発にも成功した。本研究では、以下の1-3の触媒開発を行った。1.ポリオキソメタレート触媒の固定化による不均一系酸化触媒の開発イミダゾリウムカチオンを有するイオン性液体で表面修飾したSiO_2を調製し、[{W(=O)(O_2)_2(H_2O)}_2(μ-O)]^<2->や[γ-H_2SiV_2W_<10>O_<40>]^<4->を静電的な相互作用により強固に固定化することに成功した。これらの触媒が、過酸化水素を酸化剤とする種々のオレフィン類のエポキシ化反応が効率よく進行することを見出した。本触媒では、反応中の活性成分の溶出もなく、触媒活性も相当する均一系触媒と比べてほぼ同程度であることから、均一系の触媒活性を保持したまま固体上に担持できた。2.担持水酸化ルテニウム触媒による有機合成反応厳密な金属イオン濃度、pHコントロールによりアルミナのような無機酸化物担体上に高分散なルテニウム種を創製することに成功した。ルテニウム種が水酸化物として固定化されているものが、分子状酸素を酸化剤とするアルコール、アミン、芳香族炭化水素類の酸化反応、2-ナフトール類の酸化カップリング反応、カルボニル化合物の還元反応およびニトリル類の水和反応に対して他に類を見ない高活性、高選択的な優れた不均一系触媒となることを見出した。3.複合酸化物、水酸化物による有機合成反応3.共沈法によって調製したSn-W複合水酸化物を触媒として用いると、種々のアルドキシム類の相当するニトリル類への脱水反応が効率よく進行することを見出した。本触媒系では、芳香族のみならず、脂肪族アルドキシムの脱水反応もほぼ定量的に進行した。反応後、触媒はろ過により容易に回収でき、少なくとも3回の再使用が可能であった。また、本触媒は種々のアルデヒド類とヒドロキシルアミンからのワンポットニトリル合成においても高い触媒活性を示すことがわかった。このようにして調製した触媒が、アルコール、アミンの酸化反応、ニトリル類の水和反応、芳香族炭化水素の酸素化・脱水素、ナフトール類の酸化カップリング反応、アリル型アルコールの水素化などに対しても有効であることを見出した。種々の物理化学的検討および触媒の構造解析を行ったところ、単核の金属水酸化物種が上記の反応に対する活性点となること、その高活性の要因は"同一金属上に存在する水酸基

由来のBronsted塩基と金属由来のLewis酸の協働効果"によることを明らかにした。さらに、本研究の触媒設計指針がルテニウム以外の種々の遷移金属種(ロジウム、タングステン、スズなど)にも適用可能で一般性が高いことも示し、これらの水酸基由来のBronsted塩基と金属由来のLewis酸の協働効果を利用した種々の官能基変換反応(例えば、アルドキシムやアルデヒドからのone-potアミド合成など)の開発にも成功した。従来より様々な反応プロセスの不均一系触媒として、担持金属触媒や金属酸化物触媒が用いられてきたが、金属水酸化物に関しては未開拓に近い状態であった。本研究では、溶液中での溶存状態をpH、濃度、温度、溶媒の種類などをコントロールして厳密に制御し、アルミナのような無機酸化物担体上に単核(もしくはそれに近い高分散)のルテニウム水酸化物種を創製することに成功した。このようにして調製した触媒が、光学活性アルコールのラセミ化反応、カルボニル化合物・アリル型アルコールの水素化反応などの水素移行反応対しても非常に有効であることを見出した。種々の物理化学的検討および触媒の構造解析を行ったところ、単核の金属水酸化物種が上記の反応に対する活性点となること、その高活性の要因は「同一金属上に存在する水酸基由来のBronsted塩基と金属由来のLewis酸の協働効果」によることを明らかにした。さらに、本研究の触媒設計指針がルテニウム以外の種々の遷移金属種(ロジウム、銅など)にも適用可能で一般性が高いことも示し、これらの水酸基由来のBronsted塩基と金属由来のLewis酸の協働効果を利用した新しい官能基変換反応(例えば、アミンの酸素化によるアミド合成、アルコールとアンモニアからの直接ニトリル合成)の開発にも成功した。
アメリカ民主政下の政治的言論の変遷に関する歴史言語論的研究――大統領制を中心に

アメリカの現代民主政の一つの大きな特色は、政治的言論の劣化にある。過去半世紀のアメリカでは、福祉国家の形成定着に伴い、国民の多くが、政府のサービスの受動的な受益者へと変質し、理性的な言論を通しての政治参加による自己利益の確保という能動的な民主主義的行動を回避する傾向が強まってきた。そこでは政治指導者の政治的言論も、有権者の権利意識に訴え、集団の組織化による各自の要求実現を図るよりは、マスメディアを通して大衆との情緒的な一体化を図ることによって支持を訴えようとする。本研究は、このような民主的言論の劣化の実態を、アメリカ民主政の歴史を遡り、大統領をはじめとする連邦政治の主要リーダーたちの政治的言論の変化のうちに位置づけ、その克服の可能性を探ることを目的とする。初年度は、この問題の起源を探るべく、そもそもの合衆国憲法の制定過程に注目し、初期アメリカ共和国時代の政治的討議の質をあきらかにすることにつとめた。具体的には、当時の指導的な政治家たちの伝記研究と併行して、18世紀の憲法擁護の書The Federalist(『ザ・フェデラリスト』)全85篇の精読による言説分析の共同研究を推進してきた。後者の目的のために、約15名の初期アメリカ研究、政治学、憲法学の専門家の参加を仰いで研究会を組織し、これまで24回の研究会を開催し、全篇の解読を行ってきた。その間、研究代表者は、二人の共訳者とともに同書の翻訳を進めてきているが、未完であり、その完成にはなお本研究の残りの期間を要すると思われる。この古典研究と併行して、それと対照的な現代アメリカのポピュリスト的な政治言動の解析も進めてきており、それはすでに研究業績として出版、口頭報告の形に現実化している。本研究に関連する諸分野から優れた研究者を集め、本研究の根本史料である『ザ・フェデラリスト』の解読を、ほぼ終えられたことは、当初の予定を大幅に上回る進捗であった。また、トランプ大統領をめぐるアメリカ民主政の政治的言説の混乱や劣化に関しては、新聞、雑誌、インターネット資料の渉猟によって、その概要をあきらかにし、成果の公表も行うことができた。しかし、この両方の時代の政治的言説の懸隔を架橋する、19世紀末から20世紀前半の政治言論の変容に関しては、ほとんど手が着けられなかった。初年度の研究を受け、いわば原点としての『ザ・フェデラリスト』の翻訳を進めるとともに、第2年度には、アンドリュー・ジャクソンからフランクリン・D・ローズヴェルトにいたる全大統領の就任演説、議会教書、重要な記者会見の内容分析に取りかかる。ここでも、各大統領の「原点」からの乖離を、出身地域の差、出身階層、教育の違いなどに注目して検討する。とりわけ、古典的かつエリート主義的な『ザ・フェデラリスト』から、一転して過激な民主主義的言説へと政治の言語空間を変質させたジャクソン大統領の政治的背景、さらにはジャクソンから19世紀末の人民党運動、そして現代のトランプへと至る大衆政治の系譜の解明につとめたい。

ここでも、各大統領の「原点」からの乖離を、出身地域の差、出身階層、教育の違いなどに注目して検討する。とりわけ、古典的かつエリート主義的な『ザ・フェデラリスト』から、一転して過激な民主主義的言説へと政治の言語空間を変質させたジャクソン大統領の政治的背景、さらにはジャクソンから19世紀末の人民党運動、そして現代のトランプへと至る大衆政治の系譜の解明につとめたい。当初購入を予定していた書籍が、一部未着であったこと。とくに本研究の中心的課題である『ザ・フェデラリスト』の翻訳に必須のOxford English Dictionary全13巻を早期に注文したにもかかわらず3月末までに届かず、書店よりいったん注文取り消しにして欲しい旨通知があった。定価も不明な大部の辞書であるが、次年度、古本も含めて改めて発注する予定である。
界面の分子論的構造が及ぼす気液二相流動への影響の解明とそれを応用した流動制御

気体二相流動にとって,気液界面における質量,運動量,エネルギーの輸送現象は,最も基礎的な現象であり,界面の状態により大きな変化をみせる.例えば,液体中に多くの気泡を含む気泡流の場合,界面活性剤の混入により,気泡同士の合体が妨げられたり,気泡の上昇速度が減少することにより,流動構造全体に大きな影響を与えることが知られている.本研究では,これらの知見に基づき,液中に存在する界面吸着物質の濃度と表面構造の関係の解明,さらに,物質濃度の違いがマクロな流動へ与える影響に対する定量的解析を目的とし,超純水,既知濃度の界面活性剤混入水を用いた単一上昇気泡の挙動を調べる実験およびNS方程式を基礎方程式とした数値計算による界面活性剤の気液二相流動に与える影響のシミュレーションを行った.実験では,超純水中において理論的に導出されるレイノルズ数と抵抗係数の関係が再現され,また,10^<-5>Vol%の3-ペンタノールの混入で,単一気泡の終端速度が有為に低下することが観察され,界面活性剤の影響が調べられた.また,数値計算においては,変形を伴わない球形気泡に対して,Henry型とLangmuir型の吸着モデルを用い,界面に沿う直交曲線座標系による解析を行い,界面活性剤の濃度と気泡に働く抗力の関係について解析した.計算結果より,微量な界面活性剤の混入においても,界面吸着物質のもたらすマランゴニ効果により気泡に働く抗力が著しく増加する可能性があること,気泡径が等しく終端速度が同じ場合,レイノルズ数が高いほどマランゴニ効果が大きくなることなどが示された.また,純水中とは異なり,マランゴニ効果により気泡後部に2次渦を伴う剥離渦が形成される様子がシミュレートされた.気体二相流動にとって,気液界面における質量,運動量,エネルギーの輸送現象は,最も基礎的な現象であり,界面の状態により大きな変化をみせる.例えば,液体中に多くの気泡を含む気泡流の場合,界面活性剤の混入により,気泡同士の合体が妨げられたり,気泡の上昇速度が減少することにより,流動構造全体に大きな影響を与えることが知られている.本研究では,これらの知見に基づき,液中に存在する界面吸着物質の濃度と表面構造の関係の解明,さらに,物質濃度の違いがマクロな流動へ与える影響に対する定量的解析を目的とし,超純水,既知濃度の界面活性剤混入水を用いた単一上昇気泡の挙動を調べる実験およびNS方程式を基礎方程式とした数値計算による界面活性剤の気液二相流動に与える影響のシミュレーションを行った.実験では,超純水中において理論的に導出されるレイノルズ数と抵抗係数の関係が再現され,また,10^<-5>Vol%の3-ペンタノールの混入で,単一気泡の終端速度が有為に低下することが観察され,界面活性剤の影響が調べられた.また,数値計算においては,変形を伴わない球形気泡に対して,Henry型とLangmuir型の吸着モデルを用い,界面に沿う直交曲線座標系による解析を行い,界面活性剤の濃度と気泡に働く抗力の関係について解析した.計算結果より,微量な界面活性剤の混入においても,界面吸着物質のもたらすマランゴニ効果により気泡に働く抗力が著しく増加する可能性があること,気泡径が等しく終端速度が同じ場合,レイノルズ数が高いほどマランゴニ効果が大きくなることなどが示された.また,純水中とは異なり,マランゴニ効果により気泡後部に2次渦を伴う剥離渦が形成される様子がシミュレートされた.気液二相流動にとって,気液界面における質量,運動量,エネルギーの輸送現象は,最も基礎的な現象である.例えば,液体中に多くの気泡を含む気泡流の場合,界面活性剤の混入により,気泡同士の合体が妨げられたり,気泡の上昇速度が減少することにより,流動構造全体に大きな影響を与えうることが知られている.本研究では,これらの知見に基づき,液中に存在する界面吸着物資の濃度と表面構造の関係の解明,さらに,物質濃度の違いがマクロな流動へ与える影響に対する定量的解析を研究の目的としている.本年度は,超純水を用いた実験と,連続体としての基礎方程式を用いた数値計算を行った.実験においては,超純水中に3-ペンタノールを混入することにより,界面活性剤が単一気泡の終端速度に与える影響について調べた.実験結果より,従来の知見と同様,界面活性剤の微量の混入により上昇速度が減少するのが確認された.また,数値計算においては,直交曲線座標系による解析を行い,界面活性剤の濃度と気泡に働く抗力の関係について解析した.この際,界面活性剤のモデルとして,よく知られているHenry型とLangmuir型の吸着モデルを用い,数値計算を行った.計算結果より,微量な界面活性剤の混入においても,界面吸着物質のもたらすマランゴニ効果により気泡に働く抗力が著しく増加する可能性があること,気泡径が等しく終端速度が同じ場合,レイノルズ数が高いほどマランゴニ効果が大きくなることなどが示された.また,純水中とは異なり,マランゴニ効果により気泡後部に2次渦を伴う剥離渦が形成される様子がシミュレートされた.Henry型とLangmuir型の違いについても定量的な評価を行い,それぞれのモデルの適用範囲やマランゴニ効果のみで説明できる現象の限界について知見を得た.気液二相流動にとって,気液界面における質量,運動量,エネルギーの輸送現象は,最も基礎的な現象であり,界面の状態により大きな変化をみせる.

例えば,液体中に多くの気泡を含む気泡流の場合,界面活性剤の混入により,気泡同士の合体が妨げられたり,気泡の上昇速度が減少することにより,流動構造全体に大きな影響を与えることが知られている.本研究では,これらの知見に基づき,液中に存在する界面吸着物質の濃度と表面構造の関係の解明,さらに,物質濃度の違いがマクロな流動へ与える影響に対する定量的解析を目的とし,超純水,既知濃度の界面活性剤混入水を用いた単一上昇気泡の挙動を調べる実験およびNS方程式を基礎方程式とした数値計算による界面活性剤の気液二相流動に与える影響シミュレーションを行った.実験では,超純水中において理論的に導出されるレイノルズ数と抵抗係数の関係が再現され,また,10^<-5>Vol%の3-ペンタノールの混入で,単一気泡の終端速度が有為に低下することが観察され,界面活性剤の影響が調べられた.また,数値計算においては,変形を伴わない球形気泡に対して,Henry型とLangmuir型の吸着モデルを用い,界面に沿う直交曲線座標系による解析を行い,界面活性剤の濃度と気泡に働く抗力の関係について解析した.計算結果より,微量な界面活性剤の混入においても,界面吸着物質のもたらすマランゴニ効果により気泡に働く抗力が著しく増加する可能性があること,気泡径が等しく終端速度が同じ場合,レイノルズ数が高いほどマランゴニ効果が大きくなることなどが示された.また,純水中とは異なり,マランゴニ効果により気泡後部に2次渦を伴う剥離渦が形成される様子がシミュレートされた.
不登校現象の現代的構造と実践的対応に関する総合的研究

本研究は、先行研究の理論的限界を踏まえた上で、不登校現象の現代的構造をたどりつつ、実践的対応のあり方について多面的な検討を加えることを目的として実施された。報告書は、二部構成となっている。第I部では、とくに教育と「知」の〈近代性〉に着目しながら、「不登校問題」の歴史をあとづけ、現代的な構造を明らかにした。主な知見は、以下の通りである。1.明治初期、近代教育の発展が企てられる際に、「立身出世と人格陶冶」を阻害する行動として不就学が危険視され、今日の「不登校言説」の原型が形づくられた。2.1950年代以降、「学校恐怖症=登校拒否」の出現を契機に、精神医学などの近代知によって不登校現象が解釈され、病理論にもとづいて現象を読み解く思考習慣が押し広げられていった。3.子どもたち自身の語りはメインストリームから排除され、公教育を支配する世界観は機械論的で操作主義的なものにとどまっている。第II部では、以下の個別的なテーマについて、補完的な考察がなされた。1.教育法学の視点から、就学義務の規定が再解釈されることによって「学校化」を促す結果をもたらされたわが国の歴史的経緯が詳述された。2.学校による実践や学校文化の違いによって、不登校の現れ方が大きく変化する可能性が実証的に確認された。3.多様な事例を読み解く中で「遊び・非行型」の不登校にはきわめて多様な類型が内包されることが示され、単純な対応の危険性が臨床的に指摘された。4.適応指導教室とフリースペースについてのインテンシブな調査を通じて、不登校現象を読み解くまなざしを転換することの必要性とさまざまな関係を再構築することの重要性が具体的に確認された。近年、不登校現象への対応としてオルタナティブな学び舎の急増が顕著になってきており、本研究の知見は多様な居場所の基本構造の分析結果によって補完される必要がある。本研究は、従来の研究の限界を踏まえつつ、「不登校現象」の現代的構造と実戦的対応について多面的な検討を加えることを目的としている。具体的には、(1)「不登校」をめぐるさまざまな言説を歴史的・批判的に考察し、その中に含まれる近代的な世界観・教育観を浮き彫りにする、(2)従来の質問紙調査を中心とした現実把握の手法の限界を超えながらも、単に操作主義的に不登校の子どもたちに関わるのではなく、かれらと生活体験を共有する中でかれらの存在を理解するように努める、(3)さまざまな具体的実践(フリースペースや適応指導教室など)の実態を明らかにすることで、「不登校現象」が新しい人間関係・社会関係の構築に対してどのような示唆を与えるかを明らかにする、という作業が必要となる。本年度の文献研究・調査研究によって、(1)「私的な」生活世界を公教育に取り込む歴史的過程にはさまざまな葛藤がみられ、教育の正当性や公共性をめぐる今日的状況の源が存在している。(2)適応指導教室と各種相談所は、「指導」と「相談」という根本的な相違によってそれぞれ異なる機能を担っている、(3)フリースペースの試みは単に「不登校」への対応にとどまらない自己組織化への重要な可能性の萌芽である、といった点などが確認された。次年度以降の、引き続きこれらの考察を深めるべく文献研究・調査研究を展開していく予定である。

本研究は、従来の研究の理論的限界を踏まえつつ、「不登校現象」の現代的構造と実践的対応について多面的な検討を加えることを目的としている。具体的には、(1)「不登校」をめぐるさまざまな言説を歴史的・批判的に考察し、その中に含まれる近代的な世界観・教育観を浮き彫りにする、(2)従来の質問紙調査を中心とした現実把握の手法の限界を超えながらも、単に操作主義的に不登校の子どもたちに関わるのではなく、かれらと生活体験を共有する中でかれらの存在を理解するように努める、(3)さまざまな具体的実践(フリースペースや適応指導教室など)の実態を明らかにすることで、「不登校現象」が新しい人間関係・社会関係の構築に対してどのような示唆を与えるかを明らかにする、という作業が必要となる。本年度の文献研究・調査研究によって、(1)適応指導教室は「学校制度」の延長線上に位置づけられているがゆえに、「学校復帰」をゴールとした直線的なモデルのもとに構築される傾向が強い、(2)適応指導教室での実践を裏付ける「科学」として児童精神医学などの言説が援用されている、(3)しかしフォーマルに語られることと不登校の子どもたちが直面する現実には一定の隔たりが存在している、(4)「不登校」を把握する手続きにも曖味な要素が潜在的に入り込んでいる、(5)児童相談所などの「かかわり」や「ケア」のあり方は不登校現象の研究に多くの示唆を含んでいる(「時間」概念の相違など)、といった点などが確認された。次年度以降も、引き続きこれらの発展させるべく文献研究・調査研究を展開していく予定である。本研究は、これまでの研究の理論的限界を認識した上で、不登校現象の現代的構造と実践的な対応について多面的・多角的な検討を加えることを目的としている。具体的には、(1)「不登校」をめぐるさまざまな言説を歴史的・批判的に考察し、そこに潜む近代的な世界観を同定する、(2)質問紙調査を中心とする研究方法の限界を超えながら、子どもたちと生活体験を共有する中でかれらの「声」をじっくりと聴く、(3)さまざまな具体的実践の実態を明らかにすることで、「不登校現象」なるものが私たちの人間関係・社会関係の再構築にどのような示唆を与えるかを読み解いていく。本年度の文献研究・調査研究を通じて、以下の諸点が明らかになった。(1)就学義務の規定はきわめて日本的な「変容」によって学校化のありようを枠づけていき、実態レベルでも「不登校」への矯正的なアプローチが歴史的に繰り返されてきた、(2)ホームスクーリングはひとつのオルタナティブとしての可能性をもつが、利用状況には家庭の社会的・文化的バイアスがみられる、(3)フリースペースの実践は現実に根ざしソーシャルワークの視点から子どもと関わるスタンスをとっており、自発的なネットワークとして自然な形で社会的なつながりを醸成している、(4)「遊び・非行」型の不登校には家庭内の人間関係の現代的な特徴が投影されており、教育を「福祉」の視点で新たに捉え直す必要性がきわめて大きい、(5)不登校を不登校の問題として押し込めるのではなく、〈まなざし〉の転換をふまえた上で新しい〈かかわり〉のあり方を模索していくことが求められる。
未踏中性子魔法数１２６領域における多角的精密核分光によるｒ過程天体環境の解明

金、ウラン等の重元素を合成する速い中性子捕獲過程の起源となる天体環境の解明を目指し、中性子魔法数N=126近傍核の精密核分光を展開している。2017年に行ったOs同位体のベータ崩壊核分光の結果を、論文としてまとめて2018年度に雑誌Physical Review Cで発表した。2018年9月にスイス・ジュネーブで開催された国際会議EMIS2018にて、195-198Osの詳細なベータ遅発ガンマ線核分光およびガスセル内レーザー核分光の結果、高効率かつ低バックグラウンドな2次元位置感応型比例係数管32本からなるベータ線検出器、の2件について口頭発表した。多核子移行反応で生成された199Pt同位体を高速かつ高効率で分離・収集可能な単一原子核ビーム生成用ドーナツ型ガスセルで捕集し、引出し効率のガスセル温度依存性および生成標的位置依存性を測定し、最適な実験条件を見出せた。開発項目1:ガスジェット内精密レーザー核分光装置の開発。高分解能レーザー装置を導入し、オフライン試験で白金同位体のガスジェット内レーザー核分光を行い、これまでの分解能12GHzから0.6GHzと20倍程度良くすることに成功した。開発項目2:3次元位置感応型ベータ線検出器の開発。試作機でアノード線の材質・太さの最適化を行い、必要な位置分解能2mmを達成できたので、これを基に32本のガス検出器を製作し、検出位置測定に必要な64チャンネル分の前置増幅器および波形整形増幅器を整備し、オンライン実験で試験した。バックグランドレートを0.04cpsまで下げることができた。開発項目3:寿命・質量測定用ビーム偏向電極の開発。ビーム偏向電極を導入して、原子核質量測定装置MR-TOF-MSへのビーム輸送効率90%を実現した。平成30年度は、ガスジェット内精密レーザー核分光による電磁モーメントと荷電半径測定を行うための分光用レーザーシステム、指向性の良いガスジェットを生成するラバールノズル、S型高周波イオンガイド(ガスジェット内イオン化のためS型に湾曲)を予定通りに導入し、オフライン試験で白金同位体のガスジェット内レーザー核分光を行い、これまでの分解能12GHzから0.6GHzと20倍程度良くすることに成功した。今年度は、オンライン試験として、不安定核199Ptの精密レーザー核分光を行う予定である。希少反応生成物のベータ崩壊寿命測定に不可欠な低バックグランドレートのベータ線検出器として、3次元位置感応型比例計数管を開発した。32チャンネル分の実機を製作し、オンライン試験で性能評価した。バックグランドレートを0.04cpsまで下げることができ、更に下げるための改良点を見出せた。今年度は0.01cpsを目指して改良する。寿命・質量測定用ビーム偏向電極およびビームラインの開発を行い、原子核質量測定装置である多重反射型飛行時間質量測定器(MR-TOF-MS)へのビーム輸送効率90%を実現した。MR-TOF-MSを整備した。未知中性子過剰核の多角的な核分光測定に向けた開発及び準備は着々と進んでいる。ガスジェット内精密レーザー核分光による電磁モーメントと荷電半径測定を行い、系統的かつ多角的に核構造研究を展開する。昨年度に導入したガスジェット内精密レーザー核分光用装置で、分解能を20倍程度改善できた。今年度は引き続き、オフライン試験で白金の安定同位体を使って、最適なレーザー輸送経路の確立、ガスジェットの形状、イオン化分光法の条件を確定させる。その後、加速器実験で生成した不安定核199Ptの高分解能レーザーイオン化核分光を実施、電気四重極モーメントを測定する。2018年度に開発した32チャンネルから成る3次元位置感応型ベータ線検出器の性能評価を行い、バックグランドレートを0.04cpsを達成した。更に下げるための改良点を見出せたので、今年度は0.01cpsを目指してガス検出器の構造を改良する。この検出器の導入により新たに10種類程度の核種の寿命測定が可能となる。今年度は多重反射型飛行時間質量測定器を整備して、原子核質量測定を開始する。上記の開発により、今年度は未知中性子過剰核Pt同位体のレーザーイオン化核分光、寿命、質量測定を行う。金、ウラン等の重元素を合成する速い中性子捕獲過程の起源となる天体環境の解明を目指し、中性子数N=126の安定閉殻の精密ベータ崩壊核分光実験を行った。多核子移行反応で生成された195-198Os同位体および185-187Ta同位体を、新たに開発した高速かつ高効率で分離・収集可能な単一原子核ビーム生成用ドーナツ型ガスセルで捕集し、これまでの10倍以上の効率でレーザーイオン化して引き出すことに成功した。高効率かつ低バックグラウンドな2次元位置感応型比例係数管32本からなるベータ線検出器と4台のスーパークローバーGe検出器を用いて、詳細なベータ遅発ガンマ線核分光を行い、新たに198Osのベータ崩壊寿命測定に成功、また195,197Osに長寿命な準安定状態を発見した。2018年度末には、下記の新規開発した装置を使って、核分光実験を行う予定である。開発項目1:レーザー核分光装置の開発。レーザー核分光による電磁モーメントと荷電半径測定(親核の波動関数および核構造に関与するデータ)を行い、系統的かつ多角的に核構造研究を展開する。

そのために分光用レーザーシステム、指向性の良いガスジェットを生成するラバールノズル、S型高周波イオンガイド(ガスジェット内イオン化のためS型に湾曲)を開発し、導入した。開発項目2:3次元位置感応型ベータ線検出器の開発。現有の2次元位置感応型比例係数管を3次元位置感応型に改良して、バックグランドレートを下げることにより、より中性子過剰核の寿命測定を可能にする。試作機を製作し、アノード線の材質・太さの最適化を行い、必要な位置分解能2mmを達成できた。開発項目3:寿命・質量測定用ビーム偏向電極の開発。寿命測定中に、不安定核ビームを効率良く利用するために、ビーム偏向電極を導入して、原子核質量を測定可能な環境を整えた。平成29年度は、多核子移行反応で生成した195-198Os同位体・185-187Ta同位体を、新たに開発した高速かつ高効率で分離・収集可能な単一原子核ビーム生成用ドーナツ型ガスセルで捕集し、これまでの10倍以上の効率でレーザーイオン化して引き出すことに成功した。新たに開発した高効率かつ低バックグラウンドな2次元位置感応型比例係数管32本からなるベータ線検出器と4台のスーパークローバーGe検出器を用いて、詳細なベータ遅発ガンマ線核分光を行い、新たに198Osのベータ崩壊寿命測定に成功、また195,197Osに長寿命な準安定状態を発見した。高分解能レーザー核分光による電磁モーメントと荷電半径測定を行うための分光用レーザーシステム、指向性の良いガスジェットを生成するラバールノズル、S型高周波イオンガイド(ガスジェット内イオン化のためS型に湾曲)を予定通りに開発・導入し性能を評価した。今年度は、最適な測定条件を見出すべく改良を進めていく。希少反応生成物のベータ崩壊寿命を測定するために不可欠な低バックグランドレートのベータ線検出器として3次元位置感応型比例計数管の開発に着手した。アノード線を高抵抗の炭素線に置き換え、ベータ線の検出位置を2mmの精度で測定することで、これまでよりも一桁少ないバックグラウンドレート0.01cpsを達成できる。試作機を製作し、検出位置分解能2mmを達成できた。今年度初旬に64チャンネル分の実機を製作する。これより新たに10種類程度の核種の寿命測定が可能となる。寿命・質量測定用ビーム偏向電極およびビームラインの開発を行い、オフライン試験でビームラインの性能試験を実施し、予定の性能を確認した。今年度は多重反射型飛行時間質量測定器を整備して、原子核質量測定を開始する。このように未知中性子過剰核の多角的な核分光測定に向けた開発及び準備は着々と進んでいる。金、ウラン等の重元素を合成する速い中性子捕獲過程の起源となる天体環境の解明を目指し、中性子魔法数N=126近傍核の精密核分光を展開している。2017年に行ったOs同位体のベータ崩壊核分光の結果を、論文としてまとめて2018年度に雑誌Physical Review Cで発表した。2018年9月にスイス・ジュネーブで開催された国際会議EMIS2018にて、195-198Osの詳細なベータ遅発ガンマ線核分光およびガスセル内レーザー核分光の結果、高効率かつ低バックグラウンドな2次元位置感応型比例係数管32本からなるベータ線検出器、の2件について口頭発表した。
最適化および均衡システムの綜合,解析とアルゴリズム

本研究では,複雑な工学や社会科学の問題を取り扱うことを目的として,最適化と均衡の概念を綜合し,統一的な視点から解析を行い,さまざな最適化・均衡問題を対象として有効な手法の開発を行った.それらの内容は以下のようにまとめられる.1.均衡問題の最も基本的なものである非線形方程式系に対する効率的な手法を開発した.さらに,一般的な制約なし最適化問題および制約つき最適化問題に対する効率的な手法の開発を行った.2.最適化問題,均衡問題のいずれにも適用でき,それらを総合的に取り扱う際に大きな手掛かりを与える方法として近接点法は非常に重要な方法である.本研究では,最適化問題、特に微分不可能な最適化問題に対する新しい手法を開発した.さらに,相補性問題に対しては従来の研究結果を大きく改良する成果を得た.3.変分不等式問題や相補性問題などの均衡問題を等価な非線形方程式系あるいは最適化問題に再定式化するアプローチが近年大きな注目を集めている.そのような再定式化によって得られた問題は一般に微分不可能性を有するが,本研究ではそれらの問題に対する新しい平滑化手法などの様々な反復法の開発を活発に行った.また,半正定値計画問題や2次錐計画問題などの凸最適化問題を拡張した均衡問題に対する先駆的な研究を行った.4.制約条件に均衡問題を含む最適化問題は実用上きわめて重要であるが,非常に取り扱いが困難となるため,従来は主として発見的なアプローチがとられてきた.本研究では,上記1,3で得られた成果などを用いることにより,堅固な理論的基盤をもち,しかも実用的にも有効な手法を開発する研究を活発に行い,いくつかの研究成果を得ることができた.本研究では,複雑な工学や社会科学の問題を取り扱うことを目的として,最適化と均衡の概念を綜合し,統一的な視点から解析を行い,さまざな最適化・均衡問題を対象として有効な手法の開発を行った.それらの内容は以下のようにまとめられる.1.均衡問題の最も基本的なものである非線形方程式系に対する効率的な手法を開発した.さらに,一般的な制約なし最適化問題および制約つき最適化問題に対する効率的な手法の開発を行った.2.最適化問題,均衡問題のいずれにも適用でき,それらを総合的に取り扱う際に大きな手掛かりを与える方法として近接点法は非常に重要な方法である.本研究では,最適化問題、特に微分不可能な最適化問題に対する新しい手法を開発した.さらに,相補性問題に対しては従来の研究結果を大きく改良する成果を得た.3.変分不等式問題や相補性問題などの均衡問題を等価な非線形方程式系あるいは最適化問題に再定式化するアプローチが近年大きな注目を集めている.そのような再定式化によって得られた問題は一般に微分不可能性を有するが,本研究ではそれらの問題に対する新しい平滑化手法などの様々な反復法の開発を活発に行った.また,半正定値計画問題や2次錐計画問題などの凸最適化問題を拡張した均衡問題に対する先駆的な研究を行った.4.制約条件に均衡問題を含む最適化問題は実用上きわめて重要であるが,非常に取り扱いが困難となるため,従来は主として発見的なアプローチがとられてきた.本研究では,上記1,3で得られた成果などを用いることにより,堅固な理論的基盤をもち,しかも実用的にも有効な手法を開発する研究を活発に行い,いくつかの研究成果を得ることができた.本年度は共同研究の基盤を確立することを第1の目標とし、研究代表者と外国在住の研究分担者が相互に訪問し、情報交換を行った。さらに、その際に得られた知見に基づいて、いくつかの共同研究に着手し、以下のような結果を得た。1.最適化問題と均衡問題が融合した問題の典型的な例である均衡制約をもつ数理計画問題に対して、その理論的な基礎を与える最適性条件および制約想定を取り上げ、従来の理論をさらに整備するような統一的な結果を得た。2.上記の結果に基づいて、均衡制約をもつ数理計画問題に対する連続法と呼ばれる手法の収束性を示した。これは、このクラスの問題に対する数値解法においては、これまで一般に仮定されていた狭義相補性条件とよばれる非常に強い仮定を必要としないような問題のクラスを初めて明らかにした結果であり、理論のみならず実用上の意義も大きい。3.代表的な均衡問題である非線形相補性問題を等価な最適化問題に再定式化するいくつかの手法を開発した。特にDギャップ関数と呼ばれる関数を用いることにより、高速かつ安定的な反復法を構成できることを示した。本年度は前年度に引き続き,研究代表者と外国に在住する研究分担者が相互に訪問し,情報交換を行うとともに,本格的な共同研究を実施し,以下のような研究成果を得た.1.最適化問題と均衡問題が融合した問題の典型的な例である均衡制約をもつ数理計画問題は理論的に非常に取り扱うのが困難な問題とされ,理論的にも実用的にも優れた数値解法はほとんど存在しなかった.今年度は,前年度に開発した連続法と呼ばれる方法に続いて,有効制約法と呼ばれる手法を開発した.この方法は,先の手法において仮定されていた厳しい条件なしでも最適解を得ることが保証されており,より一層実用性の高い方法であるということがいえる.2.均衡問題の重要なクラスである相補性問題を拡張した2次錐相補性問題と呼ばれる問題を取り上げ,その性質を考察するとともに,その問題に対する平滑化関数を構成することにより,ひとつの数値解法を提案した.

2次錐の概念は,近年,凸最適化において重要な地位を占めつつある半正定値計画問題とも密接な関係を有しており,応用上も極めて有用である.ここで提案したアプローチは,2次錐が最適化問題をさらに拡張した相補性問題においても効果的に取り扱うことができることを示したものであり,今後この方向での研究の発展が大いに期待できる.本年度は研究期間の最終年度となるため,これまでに行った研究の集大成をはかるとともに,今後の発展を見据えた研究を行い,以下のような研究成果を得た.1.最も基本的な均衡問題である非線形方程式系に対する効率的な手法を開発するとともに,一般的な制約なし最適化問題および制約つき最適化問題に対する効率的な手法の開発を行った.これらの成果はいずれも本研究において得られた他の成果全般に関係するものである.2.近接点法は最適化問題,均衡問題のいずれにも適用でき,それらを総合的に取り扱う際に大きな手掛かりを与えるものとして非常に重要な方法である.本研究では,最適化問題,特に微分不可能な最適化問題に対する新しい手法を開発した.さらに,相補性問題に対しては従来の研究結果を大きく改良する成果を得た.3.相補性問題や変分不等式問題などの均衡問題を等価な非線形方程式系あるいは最適化問題に再定式化するアプローチが近年大きな注目を集めている.そのような再定式化によって得られた問題は一般に微分不可能性を有するが,本研究ではそれらの問題に対する新しい平滑化手法などの様々な反復法の開発を活発に行った.また,半正定値計画問題や2次錐計画問題などの凸最適化問題を拡張した均衡問題に対する先駆的な研究を行った.4.均衡問題を内包する最適化問題は実用上きわめて重要であるが,非常に取り扱いが困難となるため,従来は主として発見的なアプローチがとられてきた.本研究では,上記1,3で得られた成果などを用いることにより,堅固な理論的基盤をもち,しかも実用的にも有効な手法を開発する研究を活発に行い,いくつかの研究成果を得ることができた.
電気粘性効果を利用した粒子配向構造制御による固液混相流中での熱移動制御

本研究では、絶縁性流体中に浮遊させた固液混相流体に外部から電界を印加すると、電界の方向に配向した数珠状粒子凝集構造が形成し、混相流体の見かけ粘度が増加する電気粘性効果を凝集体構造制御法として利用し、固液混相流から熱移動を行う系において粒子凝集構造を制御することにより熱流束制御を行う技術の開発を目指した。昨年度検討した流路内での電界形成法の結果に従い製作した2種類の流路、すなわち、二次元流路の上下壁を電極として直流電界を印加できる流路、および、平行平板電極を流れ方向に2組上下壁に設置し、上流側の上下壁を正極、下流側を負極として直流電界を印加できる装置で、運動量輸送に及ぼす凝集体配向構造の影響を検討した。その結果、安定したER効果が得られるのは、層流域のRe数が比較的低い領域であり、その領域内では直交配向した凝集体形成による圧力損失増加量は平行配向した凝集体形成時の約3倍となることがわかった。また、その理由を、配向による流体抵抗力の違いと、粒子間付着力と流体抵抗力の力の釣合から求められる凝集体切断点数の違いを考慮したモデルにより説明できた。なお、この関係が成立する限界のRe数は粒子濃度により変化し、高濃度ほど限界のRe数は低くなることも明らかにした。また、限界Re数を超えるとER効果は減少し、Re数2000前後で直交配向した凝集体でも平行配向した凝集体でもER効果は消失する。Re数をさらに増加させると、電界を印加した時の方が無電界時よりも圧力損失が低下するという、抵抗低減現象が起こることが見つかった。このような現象が凝集構造を電界で制御した固液混相流で起こるということは今のところ報告されていない。なお、この抵抗低減は、運動量輸送とアナロジーが成立する熱移動を、粒子凝集体により抑制できることを示唆する。絶縁性流体中に浮遊させた固液混相流体に外部から電界を印加すると、電界の方向に配向した数珠状粒子凝集構造が形成し、混相流体の見かけ粘度が増加する電気粘性効果が知られている。本研究では、この電気粘性効果を凝集体構造制御法として利用し、固液混相流から熱移動を行う系において粒子凝集構造を制御することにより熱流束制御を行う技術の開発を目指す。本年度は、熱流束制御の基礎となる粒子凝集体配向構造制御法の検討、すなわち、流路内での電界形成法の検討を行うことを目的として、二次元(矩形断面)流路を用いた実験的検討を行った。その結果、二次元流路の上下壁を電極として直流電界を印加することで流れに対して垂直に配向した凝集体構造を形成できた。一方、平行平板電極を流れ方向に2組上下壁に設置し、上流側の上下壁を正極、下流側を負極として直流電界を印加することで流れと平行に配向した凝集体構造を作成できた。本装置を用い、熱移動とアナロジーが成立する、運動量輸送に及ぼす凝集体配向構造の影響を検討した。実験では、運動量輸送を反映する管路内圧力損失の配向構造による変化を測定した。粒子濃度540vol%、ビンガム流体を仮定して求めた見かけレイノルズ数範囲201600で測定を行った結果、本実験範囲内では実験条件によらず凝集体形成により圧力損失は増加し、垂直配向した凝集体形成による圧力損失増加量は平行配向した凝集体形成時の約3倍となることがわかった。この配向方向による圧力損失の違いは、数珠状粒子凝集構造を繊維状充填層で近似して繊維層の配向による流体抵抗力の違いを考慮し、さらに、粒子間付着力と流体抵抗力の力の釣合から求められる凝集体切断点数の違いを考慮したモデルにより説明できた。このことは、凝集体形成は流路内に繊維充填層を挿入したのと同じ効果を持ち、配向制御により流体の局所挙動を制御可能であることを示す。

Re数をさらに増加させると、電界を印加した時の方が無電界時よりも圧力損失が低下するという、抵抗低減現象が起こることが見つかった。このような現象が凝集構造を電界で制御した固液混相流で起こるということは今のところ報告されていない。なお、この抵抗低減は、運動量輸送とアナロジーが成立する熱移動を、粒子凝集体により抑制できることを示唆する。
フロー数の大きなネットワークにおける多種の幅輳制御方式混在に関する研究

本研究では、フロー数の大きなネットワークを対象とし、輻輳制御に関する多元的な研究を行った。平成19年度は、(1) MPLSネットワークにおけるフィードバンク型帯域割り当て機構の性能評価、(2)ホース帯域割り当て機構に関する研究開発、(3)ネットワークゲームの輻輳制御に関する性能評価を行った。(1)においては、多数のTCPフローが存在する環境下で動的に顧客の要求を満たすような帯域割りあてを実現する構造とアルゴリズムを提案し、性能評価した。既存のアルゴリズムはフィードバック制御を往復伝搬させていたが、提案手法では、片道制御に変更することで、より正確でネットワーク利用率の高い帯域割り当てができることを明らかにした。(2)においては、VPN環境のスケーラビリティを向上するために必要と考えられているホース帯域割り当て手法にいての研究開発を行った。具体的には、(1)の研究を拡張し、イングレスルー夕にCBQパケットスケジューラを組み込むことでホース帯域割り当て機構を提案し、提案機構がホースモデルにおける適切な帯域割り当てが可能なことを明らかにした。また、実際にわりあてるためには内部パラメータである重みを決定するプロビジョニングアルゴリズムが必要となるため、これを開発した。プロビジョニングアルゴリズムは非線形計画の数理計画問題として定式化し、ヒューリスティックアルゴリズムを構築した。性能評価により、提案アルゴリズムにより適切なパラメータ設定が可能であることを明らかにした。(3)は、今後登場する新しいアプリケーションとしてネットワークゲームを対象とした。世界で初めてDCCPを用いてネットワークゲームを実現し、さまざまな角度からそのフィージビリティを検証した。近年、実時間アプリケーションが多様化し、そのトラピックの割合が増大している。従来の実時間通信のほとんどが輻輳制御しないUDPを用いているため、既存のTCPのトラピックに重大な悪影響を与える恐れがある。この問題を解決するために、実時間通信向けに輻輳制御機能付きトランスポートプロトコルDCCPが提案された。DCCPの新たな機能として、ウィンドウフロー制御を用いて最近増加しているバースト的実時間通信にも対応できる。しかし、シミュレーション評価によりDCCPとTCPは公平にスループットを共有できないことを確認し、その原因を分析した。分析の結果、パケットロス検出後の輻輳ウィンドウ増加速度がTCPとDCCPで異なるため、特にRTTが長い状況においてDCCPがTCPに比べて大きな帯域を獲得することがあきらかになった。そこで本研究では、バースト的実時間通信に着目し、リアルタイム特性に悪影響を与えずに、既存のTCPとの親和性を向上する手法を提案した。具体的には、DCCPに擬似的な輻輳回避フェーズを導入し、パケットロス検出後の輻輳ウィンドウの増加速度をTCPのそれと同等とした。性能評価の結果、どのようなRTTにおいてもTCPと提案DCCPアルゴリズムの獲得スループットは公平となり、また、リアルタイム特性の指標である遅延時間の変動係数が提案前と変わらないことを明らかとした。