1993 Fiscal Year Annual Research Report
二重拡散重力流のダイナミックスの解明と数値予測モデルの開発
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05455018
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
植田 洋匡 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (70026186)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
花崎 秀史 国立環境研究所, 大気物理研究室, 主任研究員 (60189579)
烏谷 隆 九州大学, 応用力学研究所, 助手 (30150527)
辰野 正和 九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (70038553)
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| Keywords | 重力流 / ケルビン-ヘルツホルム不安定 / 前線 / 火砕流 / ヘビーガス / 成層風洞 / 成層乱流 / カットオフ渦 |
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| Research Abstract |
目的:
本研究では、熱及び物質の移動が共存し、それらの混合の度合によって正負両方の浮力効果を持つような重力流(二重拡散重力流と呼ぶ)を対象に、そのダイナミックスの解明と数値予測モデルの開発を行うことを目的とする。これは液化天然ガス(LNG)の流出、火砕流、前線性豪雨(雪)の予測を想定した基礎研究である。
経過および成果:
本年度は、成層乱流の高次の輸送理論を組み込んだ高空間分解能の重力流数値モデル(現有)を用いる。二重拡散重力流についてKelvin-Helmholtz不安定現象を調べた。この場合、周囲流体の巻き込み(混合)によって生じる局所的な浮力が、不安定の発生条件、混合機構に及ぼす変化を明らかにした。さらに、流れの不安定で生まれる渦が重力流の内部構造、ダイナミックスにもたらす変化を明らかにした。即ち、二重拡散重力流の場合、局所的に形成される(上向きの)浮力がK-H不安定を加速し、これにともなって生じる混合がさらに浮力を生めため、K-H不安定定が著しく加速されることを示した。また、活発化したK-H不安定による混合が重力流の上面でのdragを生むため、重力流の進行速度が著しく減速されること、重力流の内部構造もK-H不安定のない場合とは大きく異なったものになることを示した。これらのことは大型成層風洞実験によっても検証した。
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[Publications] H.Ueda: "Long range transport of trace gases and aerosols in the Northeast Pacific Rim" Air Pollution Modelling and ItsApplication. 2,Plenum. 491-498 (1991)
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[Publications] H.Ueda: "Observed structure of the nocturnal urban boundary layer and its evol ution into a convective mixed layer" Atmospheric Environment. 26B. 45-57 (1992)
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[Publications] H.Ueda: "A numerical study of nocturnal sea breezes:Prefrontal gravity waves in the copensating flow and inland penetration of the sea-breeze cutoff vortex." Journal of Atmos. Sci.50,8. 1076-1088 (1993)
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[Publications] M.Tatsuno: "Wavy mode the streaked flow around an oscillating cylinder in a stratified fluid at rest" Fluid Dynamics Research. 11. 313-318 (1993)
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[Publications] H.Ueda: "Characteristics of background surface ozone in Japan" Atmosheric Environment. 27A,10. 1550-1568 (1993)
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[Publications] T.Karasudani: "Breakdown and Rearrangement of a Vortex Street in the far Wake of a Cylinder" Report of Res. Ins.for Appl.Mech.,Kyushu Univ.39. 1-27 (1994)
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[Publications] 植田洋匡: "酸性雨と越境大気汚染(「地球大気環境問題とその対策-アジアからの視点-」)" オーム社、大気汚染協会編, 11 (1993)
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[Publications] 植田洋匡: "酸性雨(「時世代技術と熱--地球環境、エレクトロニクス、生体、エネルギー-」)" 技法堂出版、日本機械学会編, 9 (1993)
