多区画化空間構造における乱流拡散現象に関する研究

Research Project

Project/Area Number	09751025
Research Category	Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	海洋工学
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	胡長洪九州大学, 大学院工学研究科, 助手 (20274532)
Project Period (FY)	1997 – 1998
Project Status	Completed (Fiscal Year 1998)
Budget Amount *help	¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000) Fiscal Year 1998: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000) Fiscal Year 1997: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
Keywords	機能システム / 多区画化空間 / 乱流拡散 / 現象解析 / 水槽実験 / 密度成層流 / Kelvin-Helmholtz不安定 / 数値計算 / k-εモデル
Research Abstract	多区画化空間における乱流熱拡散現象の中に重要な問題の一つである密度流界面の不安定現象の解明のために,境界面の層流状態から内部波の発達とKelvin-Helmholtz不安定に到るまでの現象把握を水槽実験および数値解析により行い,次の事が明らかになった。 (1) 界面不安定の様相は,(1)剪断流の運動エネルギーが擾乱エネルギーに転換して内部波を発生,(2)しだいに発達して波の巻き込みが起る,(3)波高が最大に達した後に粘性による擾乱エネルギーの消散により内部波が減衰,となる。 (2) Richardson数が小さいと密度躍層が極めて狭く,K-H波の波高も高くて波の巻ぎ込みも強いが,Richardson数が大きくなるに従い,重力による安定効果が増大して内部波は不活発になり,密度勾配も小さくなって躍層幅が増大する。 (3) 粘性は剪断流の擾乱のエネルギーを消散する働きをし,流れを安定させるために,Reynolds数が小さい場合にはK-H不安定が起こり難くなる。Reynolds数の影響度は不安定限界付近ではRichodson数に比べ1/3乗程度である。これらの結果を参考して,今後船舶や海洋構造物における火災時の煙制御や比重の異なるガス間の置換などの熱・ガス拡散に関する密度流問題の解決のために,より高精度の解析法を開発する。