2002 Fiscal Year Annual Research Report

剪断力の働く気液界面を通してのスカラー輸送機構の解明と輸送量の評価―流体工学でしか出来ない大気・海洋間の炭酸ガス及び熱の交換量の正確な評価―

Research Project

Project/Area Number	14102016
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	小森悟京都大学, 工学研究科, 教授 (60127082)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	松本充弘京都大学, 工学研究科, 助教授 (10229578) 三角隆太横浜国立大学, 工学研究院, 助手 (40334635) 伊藤靖仁京都大学, 工学研究科, 助手 (40346078) 鈴木靖日本気象協会, 調査部数理応用科, 課長
Keywords	大気・海洋相互作用 / 物質移動 / 気液界面 / 乱流 / 炭酸ガス交換 / 温暖化予測
Research Abstract	本研究の目的は、剪断力の働く風波気液界面を通しての物質と熱の輸送機構を海洋のシミュレーション装置である風波水槽を用いた室内実験により流体工学的に解明し、大気・海洋間の海水表面を通しての物質および熱の交換速度の正確な評価を可能にする物理モデルを構築することにある。本プロジェクトの開始年に当たる本年度は、大気・海洋間での物質および熱の交換量の正確な評価につながる価値ある研究を向う5年間に渡って如何に効率的に実施すべきかについて慎重な検討を行うとともに、風波の崩壊を伴う高風速時の物質輸送に及ぼす飛散液滴および気泡の効果について明らかにした。本年度得られた結果を箇条書きにすると次の通りである。 1.従来の物質移動速度の海洋観測値および室内実験値を比較検討することにより、現有の小型風波水槽を用いた実験では、物質および熱の輸送機構を解明することはできても、現実の海洋の海水面を通しての物質および熱の輸送を表すパラメータを特定することはできず、大型風波水槽を必要とすることが明らかになった。このため、次年度予算で大型風波水槽を製作することを決定し、その設計および設置に関する準備を終えた。 2.風速域での風波の崩壊時に液側に巻き込まれる気泡および気側に飛散する液滴が物質交換に及ぼす効果を、気泡および液滴の径、速度および数密度等のレーザ計測および気泡と液滴の内外の流れの直接数値計算を行うことにより明らかにした。その結果、気泡および液滴ともに物質輸送に及ぼす効果は小さく、その輸送量は風波気液界面全体を通しての物質輸送量に比べて無視できることがわかった。 3.気液界面での物質輸送に及ぼす汚れの効果を解明するため、気液界面を通しての物質移動を分子シミュレーションで再現する数値計算手法の開発を行った。

Research Products

(5 results)

All Other

All Publications (5 results)

[Publications] 長田孝二: "気液界面を通しての炭酸ガス輸送に及ぼす界面重油汚れの影響"日本機械学会論文集(B編). 68・671. 1871-1877 (2002)
[Publications] S.Komori: "The Effects of Swell on Turbulence Structure and Mass Transfer at the Sheared Wavy Air-Water Interface"Proc. of The 5th JSME-KSME Fluid Engineering Conference. 322-325 (2002)
[Publications] Mingjiu Ni: "General Second-Order Projection Formulas for Unsteady Flows"AIAA Journal. 40・7. 1464-1467 (2002)
[Publications] S.Komori: "Direct Numerical Simulation of the Effects of Swell on Mass Transfer Across the Sheared Air-Water Interface"CGER's Supercomputer Activity Report. 10・2001. 75-81 (2003)
[Publications] Zhao D.: "Effect of Wind Waves on Air-Sea Gas Exchange : Proposal of an Overall CO2 Transfer Velocity Formula as a Function of Breaking-Wave Parameter"Tellus. (印刷中). (2003)

2002 Fiscal Year Annual Research Report

剪断力の働く気液界面を通してのスカラー輸送機構の解明と輸送量の評価―流体工学でしか出来ない大気・海洋間の炭酸ガス及び熱の交換量の正確な評価―

Principal Investigator

小森 悟 京都大学, 工学研究科, 教授 (60127082)

Research Products

[Publications] 長田孝二: "気液界面を通しての炭酸ガス輸送に及ぼす界面重油汚れの影響"日本機械学会論文集(B編). 68・671. 1871-1877 (2002)

[Publications] S.Komori: "The Effects of Swell on Turbulence Structure and Mass Transfer at the Sheared Wavy Air-Water Interface"Proc. of The 5th JSME-KSME Fluid Engineering Conference. 322-325 (2002)

[Publications] Mingjiu Ni: "General Second-Order Projection Formulas for Unsteady Flows"AIAA Journal. 40・7. 1464-1467 (2002)

[Publications] S.Komori: "Direct Numerical Simulation of the Effects of Swell on Mass Transfer Across the Sheared Air-Water Interface"CGER's Supercomputer Activity Report. 10・2001. 75-81 (2003)

[Publications] Zhao D.: "Effect of Wind Waves on Air-Sea Gas Exchange : Proposal of an Overall CO2 Transfer Velocity Formula as a Function of Breaking-Wave Parameter"Tellus. (印刷中). (2003)

小森悟京都大学, 工学研究科, 教授 (60127082)