2024/09/30 更新

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シロト タカシ
白戸 高志
SHIROTO Takashi
所属
大学院理学研究科 理学専攻 物理学第二 助教
大学院担当
大学院理学研究科
学部担当
理学部 物理学科
職名
助教

研究キーワード 3

  1. プラズマ物理学

  2. 数値流体力学

  3. 計算物理学

研究分野 2

  1. エネルギー / 核融合学

  2. 情報通信 / 計算科学

経歴 2

  1. 名古屋大学   大学院理学研究科   助教

    2023年11月 - 現在

  2. 量子科学技術研究開発機構   六ヶ所研究所   研究員

    2019年4月 - 2023年10月

所属学協会 3

  1. プラズマ・核融合学会

  2. 日本物理学会

  3. 米国物理学会

委員歴 1

  1. プラズマ・核融合学会   編集委員  

    2024年7月 - 現在   

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    団体区分:学協会

 

論文 2

  1. A structure-preserving algorithm for Vlasov-Darwin system conserving charge, canonical momentum, and Hamiltonian 査読有り

    Shiroto, T

    JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS   514 巻   頁: 113267 - 113267   2024年10月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Computational Physics  

    In this paper, a conservative numerical method for the Vlasov–Darwin system is proposed. The Darwin model was assumed to be valid only in the Coulomb gauge, but recently this model has also been extended to the Lorenz gauge [1]. The Darwin model, based on the Lorenz gauge, exhibits a good symmetry between scalar and vector potentials, making the proofs of physical constraints relatively easy. In addition, the total energy was believed to be one of the conservative quantities of the Vlasov–Darwin system. However, the improved theory suggests that the Hamiltonian is the conservative quantity rather than the total energy. The structure-preserving scheme proposed in this paper exactly maintains the Lorenz gauge and the conservation laws of charge, canonical momentum, and Hamiltonian in discrete form.

    DOI: 10.1016/j.jcp.2024.113267

    Web of Science

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  2. MUSES: A nonlinear magnetohydrodynamics discontinuous Galerkin code for fusion plasmas 査読有り

    Shiroto, T; Matsuyama, A; Aiba, N

    COMPUTER PHYSICS COMMUNICATIONS   297 巻   頁: 109071 - 109071   2024年4月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Computer Physics Communications  

    The article describes initial steps toward the development of our nonlinear magnetohydrodynamics code, MUSES. Unstructured grids and general coordinates are employed so that MUSES code is expected to have a capability to represent realistic geometries of fusion devices. Discontinuous Galerkin method is chosen as a code framework because of its high spatial accuracy and numerical stability on unstructured grids. The governing equation of the ideal magnetohydrodynamics in this work is Powell 8-wave model which can mitigate the divergence-free issue. Roe scheme is used as a numerical flux since the Powell 8-wave model is a nonconservative system. A cross code comparison is carried out with a linear magnetohydrodynamics code, MINERVA. Owing to discontinuous Galerkin method, a linear theory of an ideal internal kink mode is reproduced quantitatively although the upwind method is employed for numerical stability.

    DOI: 10.1016/j.cpc.2023.109071

    Web of Science

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科研費 2

  1. 磁場閉じ込めプラズマ用3次元磁気流体コードMUSESの慣性核融合プラズマへの応用

    研究課題/研究課題番号:24K17030  2024年4月 - 2028年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究

    白戸 高志

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4550000円 ( 直接経費:3500000円 、 間接経費:1050000円 )

    本研究では、磁場閉じ込めプラズマと慣性閉じ込めプラズマという対極の関係にあるプラズマ現象を、先進的な数値アルゴリズム開発を通じて、同一の数値モデルにより再現する。これにより、磁場閉じ込めプラズマにおいてはしばしば確認されている、自発的な対称性の破れという学術的に意義のある現象が、慣性閉じ込めプラズマにおいても観測可能であるか調査を行うことで、次世代のエネルギー源であるフュージョンエネルギーの早期実現に資する。

  2. 大域的電磁ジャイロ運動論の構造保存アルゴリズム開発

    研究課題/研究課題番号:20K14449  2020年4月 - 2024年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究  若手研究

    白戸 高志

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    2021年度はVlasov-Maxwell系に対する新しいコンセプトの保存スキーム開発と、不連続Galerkin (DG) 法において磁場のソレノイダル条件を満たすのに必要な手法の一般座標系への拡張を行った。
    前者は物理空間をオイラー形式、速度空間をラグランジュ形式により記述する計算法であり、Vlasovシミュレーションとparticle-in-cell (PIC) 法の中間的性質を持つ手法としてデザインされた。本手法ではPICとは異なり粒子の空間的な移流とMaxwell方程式を同一の計算スキームにより離散化することが可能であり、荷電粒子及び電磁場に対して矛盾無く数値誤差が混入することから、運動量保存則とエネルギー保存則を両立することが可能となる。この研究の成果をまとめた論文は、現在出版に向けて査読が行われている。
    後者は電磁場を含む数値シミュレーションにおいて、磁場のソレノイダル条件を満足するのに有用であると認識されているlocally divergence-free DG法を一般座標に拡張したものである。これは磁場をダイバージェンスフリーな基底関数ベクトルのみを用いて表現する手法であるが、デカルト座標系や円筒座標系のように特定の座標に対する手法は既に提案されているが、任意の座標系に対して適用可能な手法は提案されていない。本研究では、磁場そのものではなく反変磁場成分とヤコビアンの積を基底関数により展開することで、いかなる座標系にも使用可能な手法を開発することに成功した。磁場のソレノイダル条件は運動量保存則の導出に必須の概念であることからその有用性は高く、現在は論文の投稿に向けて様々なケースの数値実験による検証を行っている。