大気・海洋間での海表面を通しての熱と物質の輸送量の評価とその輸送機構の解明

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02455016
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 小森 悟 九州大学, 工学部, 助教授 (60127082)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 植田 洋匡 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (70026186) ; 中村 泰治 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (80038554) ; 神崎 隆男 九州大学, 工学部, 助手 (30221906)
• Keywords: 地球の温暖化 / 大気・海洋 / 炭酸ガス吸収 / 気液界面 / 乱流構造

Research Abstract

二酸化炭素による地球の温暖化問題の予測を行うためには、大気・海洋間での熱と物質の移動速度を正確に評価することが重要であるが、従来の研究では熱と物質の移動機構が解明されていないため、移動速度の評価の十分になされていない。そこで、本研究では、海水面状態を実験室内の風波水槽の中に再現し、この実験装置の中で熱と物質の移動速度を評価する実験を行うことにより、大気・海洋間での熱と物質の移動機構の解明を行うことを目的とした。本年度は、昨年度に続き、風波海水面を通しての炭酸ガスの移動を支配する乱流構造の解明を行った。具体的には、流れの可視化により風波界面近傍の乱流構造を明らかにした。その結果、気流側の乱流構造は、波の峰の上に長さスケ-ルが風波の約1波長程度の上昇バ-スト渦が生成されることによって特徴付けられることがわかった。さらに、この気流側のバ-スト渦が、気液界面の下方へ回転しながら潜り込む液流側のバ-スト(表面更新)渦を誘起することも明確になった。また、この液流側の表面更新渦が風波界面を通しての炭酸ガスの移動を支配することが明らかになった。これらの、バ-スト渦の出現周波数をより一般化するために、風波に特有なパラメ-タである位相速度及び摩擦速度とバ-スト渦の出現周波数との相関性を検討した。その結果、気流側および液流側のバ-スト発生周波数共にこれらのパラメ-タにより良好に相関されることが明らかになり、その相関式も提出し、風波界面を通しての物質移動の評価式を一般化することに成功した。

Research Products

• [Publications] S.Komori: "Surfaceーranewal motions and mass transfer across gasーliquid interfaces in openーchannel flows" PhaseーInterFace Phenome in Multiphase Flow (Hemisphere Pub.). 1. 31-40 (1991)
• [Publications] 小森 悟: "3次元直接数値計算による開水路乱流場の乱流構造の解明" ながれ、別冊. 10. 317-321 (1991)
• [Publications] 小森 悟: "シア-をもつ波動気液界面を通しての物質移動機構" ながれ、別冊. 10. 312-316 (1991)