2000 Fiscal Year Annual Research Report
波浪の発達・減衰と運動量・二酸化炭素などの海面フラックスに砕波が果たす役割
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12304025
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
増田 章 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (60091401)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松永 信博 九州大学, 総合理工学研究院, 助教授 (50157335)
烏谷 隆 九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (30150527)
草場 忠夫 九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (00037871)
田中 光宏 岐阜大学, 工学部, 助教授 (70163582)
安田 孝志 岐阜大学, 工学部, 教授 (10093329)
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| Keywords | 風波の砕波 / 風波のスペクトル発展 / 海面境界過程と物質輸送 / 大気境界と海面下の乱流 / 水面下のラングミュア循環 / 現地海洋観測 / 風洞水槽実験 / 高精度数値シミュレーション |
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| Research Abstract |
1.日本海中央部の波浪データを基に風波の有義波高・有義周期が-5/3乗則スペクトルに従うこと、砕波による制限を示唆する波形勾配上限値があることを示した。
1.風洞水槽実験により、大気が安定成層していても水面では間欠的に乱れが発生し、このため大気海洋間の物質輸送が間欠的乱流拡散に依存することを示した。
1.海面から発生し内陸に輸送される海水飛沫の観測を基に、海塩粒子の陸域輸送と沈降量を表現する普遍的公式を求めた。
1.風を水面に吹かせる水槽実験を行い、界面活性剤で風波の発生を人為的に抑えてもラングミュア循環流が発生すること、そのセル間隔が風波と無関係に水深程度になることを示した。
1.風波乱流の慣性底層に対するk-ε乱流モデルの相似解を求め、この相似解とlog-wake則により境界層の内層から外層の乱流を表現する理論式を求めた。低周波帯域の乱流統計量は、実験と理論で良く一致した。
1.リーフ上の孤立波は微小砕波・崩れ波・巻き波という砕波形態をとること、砕波によるエネルギー散逸はsurface rollerで起こるのではなく、砕波に伴うジェットの突入による大規模組織渦へのエネルギー輸送から生じることが分かった。
1.強風下では水面波に砕波を伴うバーストが生じレイノルズ応力や散逸を増大させる。風から波に輸送されたエネルギー・運動量は、バースト層の生成や砕波によって引き起こされる大規模組織渦によって水面下方に輸送されることが分かった。
1.渦無しの仮定の下で不規則波浪の発展を模擬する高速高精度の数値計算法を開発し、これを用いて非線形伝達によるスペクトル変化を検出することに成功した。
1.平面水槽に造波機で規則波を起こし風を吹かせたところ、規則波の周波数付近で、規則波の砕波に伴うエネルギーの再分配が見られた。
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[Publications] 草場忠夫,増田章,小松幸生,高野洋雄,植野耕治: "日本海中央部の海上風と有義波の変動特性"九州大学大学院総合理工学報告. 22巻・1号. 35-41 (2000)
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[Publications] Y.Ohya,T.Karasudani And T.Uchida: "Wind tunnel study of various stable boundary layers-The effects of temperature profiles on SBL flow structures-"Proc.of 14th Symposium on boundary layers and turbulence. 614-617 (2000)
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[Publications] N.Matsunaga,M.Hashida,M.Kodama and O.Katsuki: "Field observations of sea-salt quantity transported landward by winter Monsoon"Proc.of international conference on coastal engineering. (CD-ROM版). (2000)
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[Publications] 杉原裕司,高崎敦彦,松永信博: "k-ε乱流モデルによる風波下の乱流構造の解析"海岸工学論文集. 47巻. 116-120 (2000)
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[Publications] 水谷夏樹,安田孝志: "リーフ上の孤立波の微小砕波と崩れ波型砕波への遷移過程"海岸工学論文集. 47巻. 151-155 (2000)
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[Publications] M.Tanaka: "A method of studying nonlinear random field of surface gravity waves by direct numerical simulation"Fluid Dynamics Research. 28巻. 41-60 (2001)
