hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ランダム平面分割と量子トーラス対称性

ランダム平面分割は超対称ゲージ理論、グロモフ・ウィッテン理論、ミラー対称性との関連が見出され、数理物理の新たな研究対象になっている。ランダム平面分割の可積分構造と幾何構造について、量子トーラス対称性を用いて、その理解と応用を追及した。成果として、closed vertexの開弦振幅の厳密計算とその代数構造に関する研究を量子トーラス対称性を用いて進め、量子ミラー曲線がq-差分型Kac-Schwarz作用素として解釈できることを示した。また、位相的頂点を再現するランダム歪平面分割についての量子トーラスのシフト対称性を得た。それを用いて、ホッジ積分とランダム歪平面分割の関係を明らかした。ゲージ理論の厳密解、ミラー対称性、グロモフ-ウィッテン不変量などの数理物理の様々な局面において新たな研究対象となっているランダム平面分割に焦点を当てて、量子トーラス対称性や離散対称性など確率モデルの持つ対称性に着目することにより、一般化弦方程式とその帰結も含めた可積分構造の精密な理解に迫り、関連する数理物理への可積分系の応用を追及することが、この研究の目的である。本年度は、1.ランダム平面分割における量子トーラス対称性を利用することにより、位相的頂点の方法でclosed vertexの開弦振幅の厳密計算が可能であることを示した。Closed vertexは開いた3次元トーリックカラビ・ヤオ多様体のひとつで、その閉弦振幅(分配関数、グロモフ-ウィッテン不変量の母関数)は代数幾何学的な方法や位相的頂点の方法で求められている。2.さらに、closed vertexの開弦振幅の1変数母関数がある種のq-差分方程式を満たすことを導いた。q-差分方程式はq-差分演算子の非可換多項式を用いて与えられる。ダイクグラフたちの量子幾何学では,「非可換多項式の可換極限=ミラー曲線」であると予想されており、この結果は予想に対する非自明なチェックを与える。(これらの問題とも関係して)3. 1次元鎖に類似のウェッブ図形(トーリック図の双対図形)で決まる開いた3次元トーリックカラビ・ヤオ多様体の開弦振幅について、その多変数母関数の可積分構造の研究も進めている。特に、多変数母関数は金子たちの一般化された多変数q-超幾何級数と深く関係している。量子トーラス対称性とq-超幾何級数を鍵として、量子幾何学と可積分階層の関連まで視野に入れている。現在までの研究方向の延長として、1次元鎖に類似のウェッブ図形(トーリック図の双対図形)で決まる開いた3次元トーリックカラビ・ヤオ多様体の開弦振幅について、その多変数母関数の可積分構造の研究を進めており、一定の成果が期待できるから。量子トーラス対称性とq-超幾何級数を視点から、量子幾何学と可積分階層の関連も視野に入っている。ゲージ理論の厳密解、ミラー対称性、グロモフ-ウィッテン不変量などの数理物理の様々な局面において新たな研究対象となっているランダム平面分割に焦点を当てて、量子トーラス対称性や離散対称性など確率モデルの持つ対称性に着目することにより、関連する可積分構造の精密な理解に迫り、数理物理への可積分系の応用を追及することが、この研究の目的である。本年度は、1.昨年度に続いて、量子トーラス対称性を利用して、closed vertexの厳密な開弦振幅の代数構造に関する考察を進めた。Closed vertexは開いた3次元トーリックカラビ・ヤオ多様体のひとつで、その閉弦振幅(分配関数、グロモフ-ウィッテン不変量の母関数)は代数幾何的手法や位相的頂点の方法で求められている。Closed vertexの開弦振幅の1変数母関数はある種のq-差分方程式を満たして、ダイクグラフたちの量子幾何学では「非可換多項式の可換極限=ミラー曲線」であると予想されている。Closed vertexの量子ミラー曲線がq-差分型Kac-Schwarz作用素として解釈できることを示した.同様の解釈はコニフォルドをはじめとするstrip geometry上の位相的弦理論にもあてはまる.2.量子トーラスLie代数のシフト対称性の一般化を与えた。一般化された対称性にはstrip型の歪ヤング図形のシューア関数の特殊値が現れ,位相的頂点の母関数など今まで手が付けられなかった対象の考察が可能になる。3. strip geometry上の開弦振幅について、その多変数母関数の可積分構造の研究も進めた。位相的頂点と関係する量子トーラスLie代数のシフト対称性の一般化を与えた。一般化されたシフト対称性にはstrip型の歪ヤング図形(リボン図形)のシューア関数の特殊値が現れ,位相的頂点の母関数など今まで計算できなかった対象の考察を可能にする。本年度は、1)位相的頂点を再現する非自明な境界条件を満たすランダム平面分割(歪Schur過程)にも有効な量子トーラスのシフト対称性の拡張を試みた。

ランダム平面分割と可積分階層の関係で基本的であった、量子トーラスのシフト対称性の満足できる一般化を与えた。位相的頂点の巡回対称性の証明など一定の成果を挙げた。位相的頂点にはまだKP階層や戸田階層で扱えない部分があり、一般化されたシフト対称性の精査で、その可積分構造を探る重要な手がかりが得られると思われる。2)Gromov-Witten理論の立場からの位相的頂点の究明において、Deligne-Mumfordモジュライ空間上のHodge類によるWitten-Kontsevich型のタウ関数の変形と捉えて、『位相的頂点= Three-partition Hodge integral (3つの整数分割でラベルされたHodge積分の母関数)』という数学予想が、J. Li, C.C. Liu, K. Liu, J. Zhouによって立てられた(LLLZ予想、2009)。Hodge積分の表現論的表示をランダム平面分割の視点で定式化し、量子トーラスの一般化シフト対称性を用いて、非自明な境界条件を満たすランダム平面分割の分配関数との関係を考察した。特に、LLLZ予想の証明の道筋が得た。以上、1)と2)の結果について、現在、論文に纏めている。ランダム平面分割は超対称ゲージ理論、グロモフ・ウィッテン理論、ミラー対称性との関連が見出され、数理物理の新たな研究対象になっている。ランダム平面分割の可積分構造と幾何構造について、量子トーラス対称性を用いて、その理解と応用を追及した。成果として、closed vertexの開弦振幅の厳密計算とその代数構造に関する研究を量子トーラス対称性を用いて進め、量子ミラー曲線がq-差分型Kac-Schwarz作用素として解釈できることを示した。また、位相的頂点を再現するランダム歪平面分割についての量子トーラスのシフト対称性を得た。それを用いて、ホッジ積分とランダム歪平面分割の関係を明らかした。現在までの研究方向の延長として、1次元鎖に類似のウェッブ図形(トーリック図の双対図形)で決まる開いた3次元トーリックカラビ・ヤオ多様体の開弦振幅について、その多変数母関数の可積分構造の研究を進める。量子トーラス対称性とq-超幾何級数を視点から、量子幾何学と可積分階層の関連も視野に入っている。量子トロイダル代数の表現論をランダム平面分割の視点から捉え直すこと、量子トーラス対称性との関連を明らかにすること。量子トロイダル代数は2つのパラメータによる変形W代数であり、量子トーラスLie代数はそのひとつの古典極限に相当している。1次元鎖に類似のウェッブ図形(トーリック図の双対図形)で決まる開いた3次元トーリックカラビ・ヤオ多様体の開弦振幅について、その多変数母関数の可積分構造の研究を進めている。特に、多変数母関数は金子たちの一般化された多変数q-超幾何級数と深く関係している。量子トーラス対称性とq-超幾何級数を鍵として、量子幾何学と可積分階層の関連まで視野に入れている。量子トーラス代数の一般化されたシフト対称性に関する結果を論文にまとめること。これを量子トロイダル代数の表現論をランダム平面分割の視点から捉え直すこと、量子トロイダル代数は2つのパラメータによる変形W代数であり、量子トーラスLie代数はそのひとつの古典極限に相当している。
単純ヘルペスウイルス1型の薬剤耐性-アシフロビル耐性株の各種薬剤感受性とチミジンキナーゼ活性との相関-

1.単純ヘルペスウイルス1型野生株を、アシクロビル含有培養液で継代培養した結果、15代目において薬剤耐性を獲得した。臨床においても低濃度のアシクロビルを長期にわたり投与している患者には薬剤耐性の出現を念頭におく必要がある。2.アシクロビル耐性株は、ガンシクロビル、カルボサイクリック・オキセタノシンGに交叉耐性を示した。これよりカルボサイクリック・オキセタノシンGの作用機序にはウイルスのチミジンキナーゼが大きく関与していることが示唆された。3.アデニンアラビノシド、(S)-HPMPAは、アシクロビル耐性株と野生株に同等の効果を示し、アシクロビル耐性株に対しては(S)-HPMPAが最も効果が高かった。4.野生株は、チミジンキナーゼ陽性であるが、アシクロビル耐性株は全ての株がチミジンキナーゼ陰性となっていた。そのために耐性獲得をしたと考えられる。5.アシクロビルは、現在本邦において最も広く使用されている抗ウイルス剤であり、最近は耐性株の出現が問題になっている。今回の結果より薬剤耐性が疑われたなら、作用機序の異なる抗ウイルス剤への変更が望ましいことが示唆された。
高齢者の住居近傍での他者との交流の場の形成(住環境、居住歴の比較から)

本研究は、地方中核都市の新旧住宅地において、住居近傍における高齢者の、親族を含む他者との交流のきっかけや、その深化、あるいは希薄化の過程を、その場所との関係でとらえることによって、今後の住宅計画、住環境整備計画に資する知見を得ようとした。12年度は、仙台市内で開発時期の異なる3住宅地を取り出し、戸建て住宅計95戸を訪問し、高齢者の日頃の交流の実態を捉えた。その中で、交流相手を別の住宅に住む子息他家族、近隣の人、近隣以外の市内に住む友人などに分け、その交流頻度や場所などを、特に高齢者の住む居住地の相違に着目して分析した。13年度は、以下の二つの調査を通じて、高齢者の近隣交流の実態把握の深化と、その計画への適応を考察した。(1)人口100万の仙台市で、1960年代'80年代に開発された郊外住宅地を対象に、50人ほどの高齢者に団地へ入居当初と現在の近隣交流の実態を詳細に尋ね、長い居住期間の間に世帯の変化や周辺環境の変化と関わりながら、交流の場がどのように変化してきたのかを分析した。その中で、大多数が入居5年以内ぐらいに得た交流相手を人数、相手とも維持しながら居住しつつあるが、3割ほどは相手の転出や死去などで交流を衰退させていること。また交流の場は、6割ほどが身体条件や施設利用の機会の喪失で、住宅内に限ってきていることを明らかにした。次に、(2)宮城県内の都市化の進行が異なる3市町で高齢者の住居30戸を調査し、相手との関係で住宅内のどの場がどのように使われているのかを明らかにした。その中で、どの世帯にも共通する相手との関係での場の作り方を取り出すと同時に、地域差、住宅型差、住み手の生活様式差による住み方の典型を取り出した。これらは今後、住居や居住地施設の再整備計画で、高齢者の行動様式を反映させる計画手法を確立していく課程で生かされるべきものと考える。本年は仙台市内で、位置、開発時期、居住者層の異なる3住宅地を取り出し、戸建て住宅計95戸を訪問し、高齢者の日頃の交流の実態を捉えた。その中で明らかにした高齢者の交流(本研究では、交流を直接顔を合わせての何らかのコミュニケーションと限定)の特徴をあげると、(1)対象高齢者世帯は、市心部に一人暮らし、夫婦のみの世帯が多く、郊外部、旧農村部で子との同居世帯が多いが、現在高齢者と別居している子息他家族との交流は、「めったに会わない」と「毎日」又は「週に何度か」がどの地区も半々ほどで、市心部の高齢者も、約半数の者は別居子息と頻度高く交流している。この時の交流の場は、圧倒的に「自宅」で、時に「子息の家」。相手との関係で部屋は異なるが、殆どは「居間」で「飲食を伴って」である。(2)近隣の人とは、市心部で5割、郊外部で6.5割、農村部で8割の者が、「週に数回」顔を合わせて交流する機会をもっている。逆に見ると、残りは顔を合わせる者がいないか少ない。この場合の交流の場は、6割8割の者が相手を住宅内に入れている。残りは玄関先又は外部での挨拶、立ち話程度である。しかし今後は、別居家族に次いで、この「近隣の人」と、もっと交流を深めることを期待している者が多い。(3)近隣以外の市内に「週に数回」会うような友人をもっている高齢者は、市心部で3割、郊外部で6割、旧農村部で3割ほどいる。この中には「打ち解けて何でも話せるような交流」のある者が、近隣より多くみられる。(4)郊外部の高齢者が近隣の人と交流する場合を除いて、地域の施設がその場として使われている例が少なく、現在では、高齢者の交流には、圧倒的に自宅が多く使われている。次年は対象住宅地を増やし、高齢者の主体的条件との関係の分析も深める。

その中で、大多数が入居5年以内ぐらいに得た交流相手を人数、相手とも維持しながら居住しつつあるが、3割ほどは相手の転出や死去などで交流を衰退させていること。また交流の場は、6割ほどが身体条件や施設利用の機会の喪失で、住宅内に限ってきていることを明らかにした。次に、(2)宮城県内の都市化の進行が異なる3市町で高齢者の住居30戸を調査し、相手との関係で住宅内のどの場がどのように使われているのかを明らかにした。その中で、どの世帯にも共通する相手との関係での場の作り方を取り出すと同時に、地域差、住宅型差、住み手の生活様式差による住み方の典型を取り出した。これらは今後、住居や居住地施設の再整備計画で、高齢者の行動様式を反映させる計画手法を確立していく課程で生かされるべきものと考える。本研究は、地方中核都市の新旧住宅地において、住居近傍における高齢者の、親族を含む他者との交流のきっかけや、その深化、あるいは希薄化の過程を、その場所との関係でとらえることによって、今後の住宅計画、住環境整備計画に資する知見を得ようとした。12年度は、仙台市内で開発時期の異なる3住宅地を取り出し、戸建て住宅計95戸を訪問し、高齢者の日頃の交流の実態を捉えた。その中で、交流相手を別の住宅に住む子息他家族、近隣の人、近隣以外の市内に住む友人などに分け、その交流頻度や場所などを、特に高齢者の住む居住地の相違に着目して分析した。13年度は、以下の二つの調査を通じて、高齢者の近隣交流の実態把握の深化と、その計画への適応を考察した。(1)人口100万の仙台市で、1960年代'80年代に開発された郊外住宅地を対象に、50人ほどの高齢者に団地へ入居当初と現在の近隣交流の実態を詳細に尋ね、長い居住期間の間に世帯の変化や周辺環境の変化と関わりながら、交流の場がどのように変化してきたのかを分析した。その中で、大多数が入居5年以内ぐらいに得た交流相手を人数,相手とも維持しながら居住しつつあるが、3割ほどは相手の転出や死去などで交流を衰退させていること。
ナノ・マイクロ可動構造による光アクティブ制御

モルフォ蝶の翅は、表面に存在する波長オーダーの構造によって波長フィルターのように鋭い波長選択性を持ちながら見る角度によってもさほど反射波長のピークが変わらない。前年度は、モルフォチョウの鱗粉の光学特性を計測・解析を行い、それに基づいてナノオーダーの表面構造を有する発色構造体を試作した。本年度は、ナノ・マイクロオーダーの構造を動かすことにより、反射発色のアクティブ制御の検討を行った。ナノオーダーの構造は色などの波の性質を制御でき、マイクロオーダーの構造は光量・光線の方向など光のマクロな現象を制御できる。ナノオーダーの構造による発色制御としては、ナノオーダーの表面構造を有する発色構造体が、それに隣接する媒体の屈折率によりその発色波長を制御できることを明らかにした。マイクロオーダーの構造制御として外部磁場を用いた磁性体を用いたvertical actuatorを作成した。ニッケル鉄合金を用いたパンタグラフ構造をMEMS技術により作成し、砂鉄が磁石の上に立つのと同じ原理を利用して外部磁場によって制御可能な垂直方向のアクチュエータを実現した。この磁性体のvertical actuatorの上に発色構造体を載せ、全体をPDMS(polydimethylsiloxane)シートで覆った可変構造発色デバイスを作成した。アクチュエータが上下動することにより、発色構造体に隣接する媒体が空気層(n=1.0)となるかPDMS層(n=1.5)となるかを制御でき、可変構造発色を実現した。モルフォ蝶の翅は,表面に存在する波長オーダーの構造によって波長フィルターのように鋭い波長選択性を持ちながら見る角度によってもさほど反射波長のピークが変わらない.この多層膜構造では実現できない特性を,実際にモルフォチョウの鱗粉の光学特性を3次元変角計測システム(入射光の角度φ,受光角度θ,サンプルのあおり角αが任意の条件で計測できるシステム)を構築することにより計測を行った.その結果モルフォ蝶の翅の発色は,低角度依存性および広角発色性という特徴をもつことを定量的に明らかにした.また,光学シミュレーションを用いて構造と光学特性の関係を解析した.上記の解析を踏まえて,ナノ・マイクロオーダーの構造を動かすことにより,反射発色のアクティブ制御のための要素研究を行なった.マイクロオーダーの構造は光量・光線の方向など光のマクロな現象を制御でき,ナノオーダーの構造は色などの波の性質を制御できる.マイクロオーダーの構造制御として外部磁場を用いた磁性体平板構造の制御を行なった.砂鉄が磁石の上に立つのと同じ原理を利用し,一辺をヒンジで基板に固定された数百μmのニッケル鉄合金を用いた磁性体平板構造を製作し,電磁石を用いて発生させた外部磁場によって起き上がらせた.このときの起き上がり易さを磁性体の体積やヒンジの硬さによって制御できることを示し,これにより,同じ外部磁場中においても起き上がる量が異なるような構造を設計できることを示した.またナノオーダーの構造としては,モルフォ蝶鱗粉の表面構造および光学シミュレーション結果に基づいた波長と同程度である500nm程度の多層膜不規則格子構造を作成した.この構造によりモルフォ蝶の同様の低角度依存性および広角発色性を有する発色を実現できた.モルフォ蝶の翅は、表面に存在する波長オーダーの構造によって波長フィルターのように鋭い波長選択性を持ちながら見る角度によってもさほど反射波長のピークが変わらない。
脳内ナトリウムセンサー分子と体液恒常性調節ホルモンの機能連関

体液のナトリウムイオン(Na^+)濃度の恒常性は生命維持に必須である。これまでの我々の一連の研究から、Naチャンネル分子Na_xが脳内体液Na^+レベルセンサーとして機能し、塩分摂取を行動レベルで制御していることが明らかとなってきた。本研究は、脳弓下器官のエンドセリンB受容体によるNa_xの開口調節が動物個体の塩分摂取行動を制御する可能性を、分子・細胞から行動レベルに至る実験手法を駆使して統合的に明らかにすることを目指している。22年度は主に分子・細胞に着目した研究を行った。現在までの我々の研究から、Na_xは細胞外Na^+濃度の上昇により活性化されることが明らかとなっている。本研究により、Na_xはエンドセリンB受容体の活性化を介しても活性化が起こることを明らかとなった。一方でエンドセリンA受容体やアンジオテンシンII受容体を刺激してもNa_xの活性化は認められなかった。またエンドセリンB受容体の拮抗薬を用いた実験から細胞外Na^+濃度の上昇によるNa_xの活性化はエンドセリンによる開口と独立していることが明らかとなり、Na_xには2つの活性化メカニズムがあることが分かった。またエンドセリンB受容体の活性化によるNa_xの活性化はエンドセリンB受容体→プロテインキナーゼC→MAPK/ERKキナーゼ→ERK1/2経路の活性化を介していた。そこでNa_x自身がリン酸化修飾により開口している可能性を考え、Na_xに存在する細胞内領域がERKによりリン酸化を受けるかを確認した。その結果、Na_xに存在する5つの細胞内領域のうち、2つでERKによるリン酸化が認められた。電位依存性Na^+チャンネルファミリー分子が、少数ながらその細胞内領域のリン酸化を受けることにより活性化・不活性化の時間特性や電流量などが変化することは知られている。しかし、リン酸化によりチャンネルの開口が起こる現象に関しては全く報告がない。Na_xのリン酸化による開口が実証されれば、チャンネル分子の全く新しい開口機構が明らかとなると期待される。
スクールカウンセリングの社会学的研究

学校組織の曖昧さのもと、SCの制度化・組織化は遅れており、管理職・教育相談担当者らの力量にSCの機能が依存しているが、ネオリベラリズム的(競争主義と排除の)学校環境の中で、個中心(過剰適応的である場合の「学校プラットフォーム」を批判しうる)ではあれ居場所的な機能を果たしている。SCは相談回数が少なくコーディネート中心、地域差・階層差があり、SCの力量に依存し、SCの研修はこの状況をサポートしているが不十分である。SCは「隙間産業」的に力量を発揮する可能性をもつがそのための教育と人材が不足、さらにSCが掘り起こせていない領域がある。チーム学校、公認心理師への移行における重要な課題がある。2015年度、チーム学校、スクールソーシャルワークの導入などが検討され、本研究のニーズや意義が高く、スクールカウンセリングの転機であると感じられた。教育現場に異なる論理としての臨床の論理をどのように導入しようとしたかについて、導入に関わった専門家たちの研究書等、文献の分析を行い、調査の分析枠組みを構築していった。先行研究を確認したが、予想していたとはいえ臨床心理学的・個人的な分析が多かった。愛知県でのスクールカウンセラー経験者や、豊橋でのスクールカウンセリング導入のキイパーソンにインテンシヴな聞き取りを行い、スクールカウンセラーが置かれている状況や問題、また豊橋のモデルケース的な事例を入手した。1校長先生や地域の特性(新興住宅地や貧困地域など問題を抱える地域)によって、現場が大きく左右されること、2教員は異動が多いという特性(1やスクールカウンセラーの異動とも連動し、状況が変動すること)、3スクールカウンセラーが学校で子どもたちにかかわる時間的制約によってどちらかというとコーディネート的な機能が高いこと、43のソーシャルワーク的・コーディネート的な機能についての研修は、あまり十分になされておらず、個々人のOJTに寄っているらしいこと、5スクールカウンセラーを、臨床心理士が担当するケースと、静岡のように退職校長などが担当するケースの大きな差異、6地域差と、地域内での地域特性(貧困ほか問題地域)における全国的な共通性という両方のスケールが予測されること等を確認した。さらに2015年度、スクールソーシャルワーク制度の立ち上げの契機に伴い、スクールソーシャルワーカーやその育成に関わる教員・研究者たちと、学校福祉研究会を立ち上げ、スクールソーシャルワーク研究史や現場事例を研究し、私自身は特にスクールカウンセラーが持つスクールソーシャルワーク的機能について検討している。調査の枠組み構築のための準備が中心となり、2015年度から開始予定だった地域でのパイロット調査と聞き取りについては、遅れている。その理由として、(1)カウンセラーへのアポ取りのアクセスの固有性と教育委員会へのアクセスの困難さが予想されること、(2)カウンセリングが個人に照準した機能であり、その評価は難しいことを改めて確認したこと(それを確認することも研究の一部であり、残りの期間でそれについて検討する)、(3)スクールカウンセリングは常駐ではなく僅かなかかわりしかできないことを確認したこと(コーディネート機能が中心であること)、(4)それゆえアクセシビリティやアウトリーチはなかなか進んでおらず、学校教育の組織の中でどのように機能するかが問題の中心となっていると予想されたこと、(5)教育と臨床の論理の差異とその関係についての評価を現場との関係でどのような方法で行うか(とりわけ対等な立場というより、教育組織に従属している状況でどのように評価するか)の考察が難しい、(6)それゆえ(5)と地域の関わりをどう定めるかはさらに難しい課題である、などである。地域との関係については、学校福祉とスクールソーシャルワークの観点の利用を考えている。実際にスクールソーシャルワークの方が地域との関わりが深いので、そこからスクールカウンセリングの問題を考えていく方法もあると思われる。なお、スクールソーシャルワーカーや教員がスクールカウンセングの独自の社会的機能を十分理解していないことをしばしば観察した。この点で、私の行っている研究の意味と価値は高いと考えられた。愛知県でのスクールカウンセラーの聞き取り、学校福祉研究会を通じたスクールソーシャルワーカーの聞き取りから、実態がつかめることも多かったので、枠組みの構築をしながら手探りでパイロット調査を本年度はさらに進めていきたいと考える。大阪・京都・千葉等の現場の教員から学校現場でのSCのさまざまな実態について聞き取りを行った。大阪については、西成高校のもと校長から、学校での居場所カフェを開催するにあたった契機を聞き、低階層で問題を抱える子どもたちにおいてはSCが機能しつづらいことが確認できた。すなわち、カウンセリングの受容にあたってはカウンセリング文化を受容する文化的能力やハビトゥスが必要であることがわかった。京都の小学校の教員からは、SCの導入による現場の変容、千葉の教員からは、自らが学校心理士ゆえ、教員の観点からのSCについての見解、SCが教育現場を知らないことの問題点などを確認した。また、福島、沖縄の地域の臨床心理士協会のSC担当者と、神奈川のSCコーディネーターのインタビューを行った。沖縄は貧困地域に重篤な問題が存在すること、階層の高い地域においても心の問題は別途存在することを確認した。神奈川のSCからは、校長の役割の重要性、学校の中でのSCをめぐるコンフリクトなどを確認した。また、チーム学校の導入をめぐるさまざまな教育系学会の研究報告をヒアリングし、現場でのSCの実態や問題点の確認、さらに学校心理士の研究や現場の実態と問題点の確認などを行った。SCを支える臨床心理士の量的な地域差という制約も重要だが、もっとも大きな地域差は教育モデルの差でもあるため、学力が高いとされる特異モデルの福井の学校現場の参与観察も行った。平成29年度に臨床心理士協会のインタビューを行って、SCと学校の関係を探る予定である。

福島や鹿児島などの貧困地域を支えるSSWなどの活動もリサーチし、心の問題とさまざまな福祉的問題が絡まっている様相も確認した。ひきこもり・不登校については、学会での報告のヒアリング以外に、札幌の通信高校などの現場のリサーチを行い、そこでのSCの実態を確認した。28年度は、SCコーディネーターや教員から実態について聞き取りを行った。当初の計画のように地域比較モデルを立ててSCと学校の論理の差異を分析するには、あまりにSCが教育現場で従属的であり僅かな機能しか果たしていないため(特に稼働時間の少なさ)、当初の研究計画モデルを変更しつつある。すなわち学校におけるカウンセリングの導入の歴史とその実践・研究を参照し、特に学校心理士という教員によるカウンセリングモデルとの比較から、教育モデルと臨床モデルの差異を見ていきつつある。また現在導入が検討されている「チーム学校」についての学校現場のリアクションや言説を分析することなどによって、同様にこの差異をアメリカのモデルとの比較において検討しつつある。SCに校長など教育経験者が関わるモデルとの比較は、教員がSCをやることとの比較において上記の枠組みと関与する。先進的なSCモデルとしては、神奈川・埼玉などが考えられ、28年度も少しリサーチを行ったが、29年度のさらなるフィールド調査を計画している。また、福井等の特異な教育の地域モデルについては、さらに分析を進めたい。SCの導入が企図された時の最初の問題対象はいじめであった。しかし現実のところ、SCの関わっている問題はひきこもりなどが多い。ひきこもりについてはカウンセリングが得意な個人モデルが効きやすいからである。これに対し、いじめについては学級経営が重要であることが教育現場のリサーチによってわかってきている。そのためには学級経営を支える教員組織のあり方などが重要である。SCは現在、教員のカウンセリングを対象にできていない。しかし現場のSCは孤立した教員のケアの重要性を認識しつつもある。このように、SCの導入や機能が生かされることと、学校現場の問題への対処は呼応している。SCと学校をめぐる社会学的構造が分析できるためのモデルを構築しつつある。チーム学校や公認心理師の制度が動き始めSCの状況も次の段階に入っている。SCの常駐化もにらんで、SSWにとって先行モデルとしての経験や機能と、コーディネート機能が期待されていることが現場からうかがえた。
航空機LiDARデータによる広葉樹資源量モニタリング手法開発

本研究では従来、モニタリング手法が確立しておらず、正確な資源量把握が困難であった広葉樹を対象に航空機に設置したレーザーを使用した測定器による測定データを活用することで、林冠表面ならずその内部の構造を把握し、より詳細な広葉樹についての資源量モニタリング手法を開発した。開発に際し、様々な樹種、林齢等、林相の異なる林分を対象に多くの現地調査を実施し、検証を重ねるとともにそのモデルの汎用性を高めた。調査対象地である宇都官大学農学部附属船生演習林に樹種、林齢等、林相の異なる林分に対して測定区を設定し、測量用干渉測位式のGPSを用いて測位により正確な位置特定を行った。この区域をLiDARシステムを搭載したヘリコプターで計測を行い、ファーストパルスデータ(以下、FP)、ラストパルスデータ(以下、LP)から樹冠表面と林床部の形状データ(数値標高データ)の生成を行った。また、同時にデジタルカメラにより航空写真を撮影した。一方、地上調査にっいては、測定区内の広葉樹2次林において帯状調査法による資源量調査を、ケヤキ天然生林において植物相調査、相観植生分布調査、コドラード調査を実施した。LiDARデータについては、FP、LPデータの解析を行い、それぞれパルスデータの水平、垂直分布について空間ヒストグラムを作成し、林床部まで透過しないパルスデータの一定空間の分布により林分構造の把握が可能であることを確認した。また、FPから林冠表面を示すDSMデータを算出し、LPから地表面を示すDTMデータを算出し、その差分となるDCHMデータを得た。DCHMデータに対して、LMFによる梢端抽出処理を実施し、独自に開発した樹冠抽出アルゴリズムにより個別林冠の区分処理を行った結果、高木層の樹木については、資源量算出に必要な林分パラメータ(樹高、樹冠表面積)が抽出可能であることが明らかとなった。試験的に地上調査データの解析から、林分パラメータから資源量(材積、LAI)を推定するモデルの構築を行い、LiDARデータから広葉樹の資源量推定を行う一連のアルゴリズムを検討した結果、高木層については資源量推定の可能性が確認できた。以上の成果を踏まえ、次年度以降は、地上調査データの解析を中心に行い、加えて高木層以下の資源量推定アルゴリズムを開発し、総合的なモニタリング手法へと発展させる。前年度取得したLiDARデータの解析を行い、FP、LPデータの差分データから樹冠形の抽出を行った。対象区の樹冠形データから樹冠直径、樹冠表面積を算出し、広葉樹の樹冠形モデルの構築を試みたが、針葉樹における樹冠モデルとは違い、多様な樹種構成により単純なモデル化を行うことが困難であった。そのため、研究計画を変更し対象区を広げ、より多くパターン(樹種構成、林齢)のサンプルを追加することとし、LiDARの観測域、全域の広葉樹林についての資源量調査を実施した。広葉樹資源量推定モデルについては前年の対象区のデータを使用して、FP、LPの差分データから林相単位でパラメータを抽出するアルゴリズムを検討した。このアルゴリズムにより一定の精度での推定が可能であることを確認した。次年度には拡張した対象区のデータも加えて解析することで、広葉樹の資源量推定についてはさらなる高精度化を目指す事が可能である。樹種分類手法についてはデジタルオルソデータと高解像度衛星データを使用しオブジェクト分類により樹種分類を試みた。分類についてはスペクトルデータのバンド数不足やデジタルオルソの画質等の問題があり、実用に耐えうる分類精度を得ることが出来なかった。これについては次年度、組み合わせるデータ、手法を見直して分類精度の向上を目指す必要がある。過去2カ年の成果をもとに、解析用、検証用の現地調査を追加した。その結果を用い前年度開発したアルゴリズムを再検討し、FP、LPの差分データ(DCHM)を算出し、得られ各パラメータについて蓄積量との回帰分析を行った。その結果、DCHM体積が最も精度が高いことが明らかとなった。DCHM体積と林分材積の回帰分析の結果、スギ・ヒノキについては傾き0.003で両樹種林分とも同一の回帰式で決定係数も大きな値(R2 : 0.731(ヒノキ), 0.613(スギ))となった。対して広葉樹では多少のばらつき(R2 : 0.548)と他樹種林分との傾向の違い(傾き0.0017)が認められた。これは広葉樹では1)林相が均一ではないこと、2)人工針葉樹林と比較すると林冠のボリュームに対して林分材積が小さいこと、3)単層林ではないため林冠表層の計測データであるDCHMによる推定に限界があることが原因として考えられる。この改善のためにLPの地上到達率について検討したところ、対象地の広葉樹2次林林では30%程度で多くは林冠の表層近くもしくは中間層までしか到達しないことを把握できた。

地上に到達しなかったLPの内、亜高木層、低木層に該当する部分のパルスの割合を算出し、説明変量として追加して重回帰分析を行った結果、決定係数を改善すること(R2 : 0.548→0.676)ができ、資源量推定精度の向上を図ることができた。また、樹種分類として、テクスチャ特徴量としてはデジタルオルソフォトデータを使用し、LiDARデータによる特徴量を組み合わせることで分類精度向上を図ることができた。3カ年の成果(樹冠形モデル、樹種分類、資源量指定モデル)をもとに広域の面的な林分材積推定図を作成した。この推定図を核に2時期のDCHM体積の差分データを使用した成長量予測を加えて広葉樹2次林資源量モニタリング手法を確立することができた。
ナノ構造材料のマイクロプラズマプロセシング

マイクロプラズマプロセスは、室温大気圧条件下で任意の位置に低投入エネルギーで無機系のナノ構造体を調製することができるオンデマンドな手法として注目されている。研究代表者のグループでもガラスキャピラリー(内径700μm以下)を使った誘導結合型のマイクロプラズマ発生装置を開発し、そのプロセス技術としての可能性について研究を進めてきた。マイクロプラズマ中に気体や液体の原料を導入するCVD法や、熱電子源として導入してある金属ワイヤーを利用した溶射技術として利用することによりプロセシングが可能である。これまでの研究で、モリブデンワイヤーをアルゴンガス中で発生させたプラズマを利用して溶射することにより、ガス流速・酸素濃度・投入パワーなどの調製条件に依存して、モリブデンの酸化物であるMoO_2やMoO_3が生成したり、粒子状やロッド状になったりすることがわかってきた。この原因を解明するためにプラズマの発光分析を行い、アルゴンや酸素がらの発光スペクトルと生成物の関係との間の相関が明らかになってきた。また、アルゴンの4pレベルからの発光強度から電子温度やガス温度を推測する解析法を開発し、上記の系に適用した。その結果、本研究で取り扱っているマイクロプラズマはガス温度と電子温度が大きく異なり、非平衡性をもつことが明らかとなった。この他にも、単純にキャピラリーのまわりにコイルを巻く配置だけでなく、高周波のかけ方とアースの取り方の異なる他の配置を利用した蒸着法についても検討を行った。特に流速の違いによる生成物の違いは顕著であり、20ccmを境として、これより小さいと大きな粒子サイズのMoO_2が生成しMoワイヤーの表面形態は荒れていた。一方、20ccmより大きな流速条件下では10nmオーダーのMoO_3ナノ粒子が生成しMoワイヤー表面もスムーズなものであった。このような生成物の違いの原因は酸化反応過程の違いに起因するものと考えられ、これを解明するためにプラズマの発光分析を行ってきた。その結果、低速側ではモリブデン原子からの発光が顕著に認められたが、高ガス流速側ではほとんど認められなくなった。現在、生成物と発光スペクトルの関係を更に詳細に検討するため高分解能の分光測定を目指した検討を進めている段階である。
ファジィ青果物価格予測システムの開発に関する研究

中央卸売市場では、先取取引問題の解消のため予約取引や前日セリ取引が試行され、青果物の市場搬入以前に値決めのための指標となる価格の予測が必要とされていること、また、仲卸業者の労働力不足等による値決め能力の減退や大型小売店の安売り企画への対応のため、1ヵ月前からの価格予測が求められていることが明らかとなった。農協に対するアンケート調査により、農協において価格予測情報の需要が確認されるとともに、単に価格予測情報だけではなく、年間の天気や他産地の出荷動向などの包括的な情報が必要とされていることが明らかとなった。また、価格の予測誤差の許容範囲では±10%以内が最も多かった。ナガイモ生産農家のアンケート調査では、作付を弾力的に変化させている農家ほど早い時期から価格情報を必要としていること、また、価格の予測誤差の許容範囲では±820%の誤差範囲に集中していた。以上の調査を踏まえて、ファジィ青果物価格予測システムのプロトタイプを構築した。このシテムは第1段階で1年前、第2段階で1ヵ月前の価格を予測する。第1段階では、パラメータがファジィ数である需給モデルをファジィ線形回帰分析により計測し、ファジィ数の価格で予測される。このモデルでは、ファジィ数のメンバシップ関数の形状が予測力に影響を与えることが確認された。第2段階では、第1段階で予測された価格とファジィ推論を用いて1ヵ月前の価格予測を行う。この第2段階目では1ヵ月後の天気情報や他産地の作付・生育情報を必要とするが、この情報を適切に把握することができるならば、1年前の予測価格をかなり改善することが明らかとなった。この研究により、ファジィ青果物価格予測システムのプロトタイプが構築され、その有効性と改良すべき点が明らかとなった。平成5年度では、青果物の価格形成の中心的役割を果たしている中央卸売市場と青果物産地の聞き取り調査を行ない、価格予測に対するニーズについて整理した。また、ファジィ理論の基本的整理とこれまでの価格予測モデルを整理し、ファジィ理論に基づいた月別の年次価格予測モデルのプロトタイプを構築した。中央卸売市場の聞き取り調査では、先取取引の問題を解消するため予約取引や前日セリ取引が現在試行されるなど、通常のセリ取引にはない新たな価格形成機能を持つことを卸売市場は要請され、青果物の市場搬入以前に、値決めのための指標となる価格の予測が必要になってきていることが明らかとなった。また、仲卸業者の労働力不足や後継者問題から、次第に値決め能力が減退しつつある問題や、大型小売り店の安売り企画に対応するためにも、1か月程度前からの青果物の価格予測が必要とされていることがわかった。産地サイドにおいても作付け決定時における価格予測は必要であるとされるが、今後、さらに価格予測のニーズに関するアンケート調査の取りまとめにより、実用的な価格予測精度について検討する必要があることが指摘された。ファジィ価格予測モデルでは、パラメータがファジィ数である需要・供給モデルからなるものを構築した。貝体的な品目はブロッコリーで、対象市場は大阪市中央卸売市場本場の月別データをもとに計測された。このプロトタイプモデルによる価格予測のシミュレーション結果から、ファジィ数のメンバシップ関数の形状が予測力に影響を与えることが確認された。また、予測精度はおおむね良好であったが、価格予測区間より大きく外れるサンプルも一部あり、予測精度を高めるためのモデルの改善が必要であることも示された。平成6年度では、青果物の生産サイドにおける価格予測情報の需要構造をアンケート調査により整理検討するとともに、昨年度構築したファジィ線形需要モデルによる年次価格予測モデルによる価格予測結果とファジィ推論を用いてファジィ青果物価格予測システムのプロトタイプを構築した。

生産サイドにおける価格予測情報の需要構造では、中四国各県の経済連及び鳥取県内の単協に対する合計50農協のアンケート、さらに、鳥取県大栄町のナガイモ生産農家207戸に対するアンケート調査を実施した。農協に対するアンケート調査結果では、農協によって差はあるものの価格予測情報に対する需要が確認されるとともに、単に価格予測情報だけでなく、年間の天気や他産地の出荷動向などの包括的な情報が必要とされていることが明らかとなった。また、価格の予測誤差の許容範囲では、±10%以内が最も多かった。ナガイモ生産農家では、作付けを弾力的に変化させている農家ほど、早い時期から価格情報を必要としていることが明らかとなった。また、価格の予測誤差の許容範囲では、±820%の誤差範囲に集中していた。ファジィ推論を組み込んだファジィ青果物価格予測システムのプロトタイプ構築では、予測時期が1年前、1か月前の2段階に対応するシステムとした。第1段階は1年前の価格予測をファジィ線形需給モデルで行い、第2段階は1カ月前の価格予測をファジィ推論によって行う。この2段階目では、1カ月後の天気情報や他産地の作付け・生育情報を必要とするが、この情報を適切に把握することができるならば、1年前の予測価格をかなり改善することが示された。
一般廃棄物に含まれる廃プラスチック混合物の燃料油への転換プロセスの開発

近年、産業の発達にともないプラスチック廃棄物が急増している。その対策としてプラスチックをモノマーや燃料油へ転換するケミカルリサイクルが注目されている。特定のプラスチックがまとまって排出される産業廃棄物については、リサイクル技術が構築されつつある。しかし、一般家庭より排出される廃プラスチック(一般廃棄物)は種々のプラスチックの混合物であり、かつ水分や金属片などが混在する。そのため、一般廃棄物中の廃プラスチックのリサイクル技術は開発の途に着いたところである。本研究はこの一般廃棄物のリサイクル技術の構築を目的として実施し、次の成果を得た。プラスチック混合物の熱分解速度の制御:一般廃棄物は多くの水分を含むことと、プラスチックはエステル、エーテル結合を含むことに着目し、水蒸気雰囲気下で加水分解を促進させてプラスチックの主鎖の無秩序の熱分解を抑制することを実施した。その結果、プラスチックの種類ごとに異なる熱分解挙動を同一の分解速度にし、炭素質の残さを生成させないことに成功した。分解過程で生成する昇華性物質の分解:PETや可塑剤から発生するフタル酸系の昇華性物質がプラントの配管の閉塞を引き起こすことが知られている。そこで、安価な鉄系触媒を開発し、フタル酸を有用なフェノールやベンゼン、クレゾールに転換することに成功した。また、PEとPET混合物を用いて連続分解を実施し、本法の妥当性を実証した。熱分解粗オイルの高品位燃料油への転換:熱分解で生成した粗オイルは炭素数20程度の重質成分が主構成物質であった。そこで、水蒸気中で安全なNi/REYを開発し、ベンチスケールの装置を試作して連続運転を実施した。その結果、重質油は全く無い灯油相当の高品位燃料油が得られることをPEとPET混合物を用いて実証した。廃プラスチックは各種プラスチックの混合物である。この廃プラスチックを有用な軽質炭化水素や燃料油に転換する場合,プラスチックに含まれるポリ塩化ビニル(PVC)から有毒な塩素化合物が発生することと,ポリエチレンテレフタレート(PET)から生成する昇華性物質であるフタル酸による装置出口配管の閉塞が問題となる。そこで,平成8年度はPVCおよびPETの熱分解挙動と,分解反応用触媒の開発に関して研究を行った。PVCは380°C以下で塩素原子が塩酸や塩素ガスとして完全に脱離するが、残さが14%残り,炭化水素は25%得られた。PETの分解には水酸化鉄,酸化鉄,酸化ニッケルが触媒活性を示したが,水酸化鉄を用いた場合にはフタル酸が全く生成しないことを見出した。液状成分としてアセトフェノン,ベンゼン,フェノールが,ガス成分として主に二酸化炭素が得られ,残さは数%であった。また,水酸化鉄触媒はおよそ10nmの径の細孔を持ち,炭化水素やアルデヒフォ,カルボン酸等に強い吸着能を示す活性点が多く存在した。そこで,鉄成分を水酸化鉄の形で含有する鉄鉱石を選別してPETの分解反応に適用した結果,水酸化鉄に近い活性を示した。この結果から廃棄物処理に非常に安価な鉄鉱石を触媒として用いることができることが明らかになった。本触媒を用いてトリクルベッド型反応器により連続分解反応を実施した。そして,生成物分布に与える触媒粒子径,反応温度,time factorの関係を求め,それから新規な反応機構を提案し,それに含まれる全ての反応速度定数の温度依存性を求めた。これらの結果を基に,平成9年度は水酸化鉄,鉄鉱石を触媒として用いた混合プラスチックの連続熱分解を実施する。平成8年度は熱分解が最も困難なPETを昇華性物質を生成せず油状生成物に転換する安価な鉄系触媒を開発することに成功した。

そこで、本年度はまず、(1)開発した鉄系触媒をPET以外のプラスチックの熱分解に適用するとともに、(2)混合物の熱分解を実施し、さらに(3)生成した熱分解油の高品位燃料油への接触分解を行った。(1)鉄系触媒を用いた各種プラスチック熱分解:実験には前年度までに使用したポリエチレン(PE)とポリエチレンテレフタレート(PET)に加えてポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリカーボネート(PC)、ポリスチレン(PS)、ポリプロピレン(PP)、ナイロン6(N6)、ナイロン6,6(N66)を用いた。雰囲気ガスとして水蒸気を用いることで、構造中にエステル結合を含むPC、PBTはPETと同様に加水分解が進行して、それらのモノマーであるビスフェノールAとテレフタル酸にそれぞれ分解できた。また、分解温度を約50K下げられることを見いだした。また、PCとPBTはそれぞれ約25%と12%の炭素質残さを生成するが、水蒸気雰囲気下では残さを1%以下まで低減させることに成功した。その結果、窒素中ではそれぞれのプラスチック固有の熱分解挙動を示すが、水蒸気中で処理することでほぼ同一の熱分解挙動にできることが明らかになった。また、生成物を鉄系触媒に接触させることで、ケミカルリサイクルのプラントの配管閉塞を引き起こすフタル酸系の昇華性物質を完全に分解することに成功した。(2)混合物の熱分解:上記(1)の研究結果より、プラスチック混合物はPEとPET混合物で代表できることが分かった。そこで、この二種類のプラスチックの連続熱分解を実施した。実験にはプラスチックの加熱とプラスチックと水蒸気の接触効率を向上させる目的で新規に考案したベンチスケールのステンレス製の熱媒体攪拌式トリクルベッド型熱分解装置を用いた。プラスチックは迅速に加熱され、溶融物として熱媒体粒子と一緒に移動して、装置内全体に広がりつつ水蒸気と接触して粗分解した。粗分解生成物は鉄系触媒上でさらに分解され、C20+の重質成分に転換できた。また、生成液虫には昇華性物質は全く含まれていなかった。(3)熱分解油の高品位燃料油への接触分解:上記(2)で得られた重質油をNi/REY触媒層に水蒸気雰囲気下で連続的に供給した。供給液が重質であるにも拘わらず、ガソリンから灯油相当の高品位燃料油に転換され、生成物には重質成分が全く含まれないが明らかになった。触媒活性は徐々に劣化して行き、それにともない、生成油もガソリン→灯油→軽油へと徐々に変化していった。しかし、触媒を燃焼再生することで活性が再生できることが分かった。さらに、劣化挙動から、5000ton/年の廃プラスチック処理プラントの反応器設計の指針を得た。
熟練看護師の就労継続を可能にする【多様な働き方】モデルの創出

40歳代以降の熟練看護職者の就労継続と、関係する個人要因・職場要因と支援ニーズについて作成した質問紙を用いて明らかにする。その結果をもとに、熟練看護師の就労継続を可能にする【多様な働き方】モデルパターンを作成し、モデルの実現可能性を検討する40歳代以降の熟練看護職者の就労継続と、関係する個人要因・職場要因と支援ニーズについて作成した質問紙を用いて明らかにする。その結果をもとに、熟練看護師の就労継続を可能にする【多様な働き方】モデルパターンを作成し、モデルの実現可能性を検討する
外力効果を考慮したSGSモデルを用いた回転・成層乱流境界層の輸送機構の解明

本研究の最終目的は外力が働く乱流境界層における、乱流輸送機構の理解をLESを用いて行う事である。この目標を受けて本年度は、昨年度開発したSGS乱流応力モデルの手法(JSME Int. J.掲載)を踏襲して、成層乱流場において重要な役割を演ずると予想されるSGS熱流束モデルの開発を行い、これら新たに開発されたSGSモデルを用いて、高レイノルズ数の成層乱流境界層のLES解析を行った。まず、SGS熱流束のモデルとして一般に用いられる、ダイナミツクスマゴリンスキー型渦拡散モデルに変わる等方型渦拡散モデルの提案を行った。さらにこの等方型渦拡散モデルに対して、SGS熱流束における速度勾配の効果を考慮した非等方型渦拡散モデルの提案を行い、その有用性をパッシブなスカラー輸送を伴うチャネル乱流において確認した(日本流体力学会発表、日本機械学会論文集掲載)。次に浮力が支配的に働く乱流場として、強制熱対流場(ベナール対流)に提案したモデルを適用し、外力が働く乱流場での有用性を示した(2^<nd>TSFP国際会議発表)。これら新たに開発したSGS乱流応力、熱流束モデルを用いて高レイノルズ数の壁専断乱流のLES解析を行った。解析対象は片面開放チャネル乱流とし、レイノルズ数をチャネル幅と壁面摩擦速度で定義して10,000、バルクリチャードソン数を0(中立)、100(安定)とした。得られた結果は平均速度について経験則と良好な一致を示した。特徴的な渦構造として、中立場において、平均速度に対して対数速を示す領域で、壁面極近傍の低速ストリーク構造と類似の低速領域が観察された。またその大きさは壁近傍のストリーク構造の数百倍に達する事が判った。この大規模構造は成層性による影響を受け、安定条件においてはその空間スケールが小さくなる事を明らかにし、高レイノルズ数乱流境界層の輸送機構を考える上で重要な役割を担う事を示した(数値流体力学会発表)。この大規模構造の発生機構の詳細については今後の課題としたい。本研究の最終目的は浮力とコリオリカとが共存して働く乱流境界層における、乱流輸送機構の理解をLESを用いて行う事である。この目標を受けて、本年度は特にこういった外力が働く乱流境界層を良好に再現するSGSモデルの開発を主眼として研究を行った。まず、SGS応力の渦粘性近似によるモデル化に対して一般に用いられるダイナミックスマゴリンスキー型渦粘性モデルの、熱的に中立な乱流境界層における問題点を指摘し、これに変わる渦粘性モデルの提案を行った(日本機械学会論文集掲載)。またこのモデルにさらに改良を加え、ダイナミックモデルにおける陽的空間フィルタリング操作に対する依存性の少ないモデルの提案を行った(Physics of Fluids掲載)。次に、温度成層乱流境界層に対して、各種のSGSモデルの評価、並びに不安定成層下において現れる大規模渦構造の解析領域依存性を調べ、この渦構造がスパン方向解析領域に大きく依存する事を指摘した(流体力学会年会発表)。さらに安定成層下にある乱流境界層が壁面の加熱による熱的に不安定な変化を時間的に受けた場合、壁面近傍の乱流構造にどのような変化が現れるかを、気象学において接地層に対して一般に用いられるスケーリング則及び壁面近傍瞬時渦構造の二点から調べ、壁面での熱流束が負から正に変化する時、壁面近傍での熱擾乱が抑制され、熱流束によるスケーリングが困難になることを指摘した。またこの種の浮力が働く数値解析で一般的に用いられるブジネスク近似において、乱流モデルにおける浮力の効果のモデル化に解が依存する事を考慮して、ブジネスク近似を用いずに密度変動をそのまま運動方程式に考慮する低マッハ数近似と呼ばれる手法をLESに適用し、その有効性を強制熱対流場(ベナール対流)において調べた(流体力学会年会発表)。特にこの問題に対して乱流モデルを用いない直接解析(DNS)を行い、適用したSGSモデルの有用性をアプリオリに検討した。尚、本年度は回転効果については触れなかった。この問題については次年度に行う予定である。

解析対象は片面開放チャネル乱流とし、レイノルズ数をチャネル幅と壁面摩擦速度で定義して10,000、バルクリチャードソン数を0(中立)、100(安定)とした。得られた結果は平均速度について経験則と良好な一致を示した。特徴的な渦構造として、中立場において、平均速度に対して対数速を示す領域で、壁面極近傍の低速ストリーク構造と類似の低速領域が観察された。またその大きさは壁近傍のストリーク構造の数百倍に達する事が判った。この大規模構造は成層性による影響を受け、安定条件においてはその空間スケールが小さくなる事を明らかにし、高レイノルズ数乱流境界層の輸送機構を考える上で重要な役割を担う事を示した(数値流体力学会発表)。この大規模構造の発生機構の詳細については今後の課題としたい。