2002 Fiscal Year Annual Research Report
大型回転実験装置を用いた地表面冷却による傾圧不安定の室内実験
| Project/Area Number |
14340138
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
木村 龍治 東京大学, 海洋研究所, 教授 (20013576)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
栗原 和夫 気象研究所, 物理気象研究部, 室長(研究職) (70354488)
中村 晃三 東京大学, 海洋研究所, 助手 (20143547)
新野 宏 東京大学, 海洋研究所, 助教授 (90272525)
森 厚 東京学芸大学, 第3部, 助手 (20272627)
毛利 英明 気象研究所, 物理気象研究部, 主任研究官 (10354490)
|
|---|
| Keywords | 傾圧不安定 / 水平対流 / 回転実験 / 境界層 / クールアイランド / 乱流 |
|---|
| Research Abstract |
1)地表面冷却による傾圧不安定波の実験
気象研究所大型回転台の回転精度を向上させるために回転装置の改良を行った。これと並行して、傾圧不安定擾乱の可視化のためのPIVの特性を海洋研究所の回転台を用いて調べた。また、傾圧不安定擾乱のコレステリック液晶による可視化実験を行い、従来から行われている二重円筒型容器で発生する擾乱よりもはるかに不安定で、乱流状態に移行しやすいことを確認した。
2)乱流の空間構造についての実験
気象研究所大型・小型風洞において、レイノルズ数が100〜300の一様等方乱流を生成し、熱線風速計を用いて、流速の時系列データを取得した。乱流の間欠性に関与する速度パターンを、条件つき平均法により、抽出した。得られたパターンは、ナビエ・ストークス方程式の軸対称定常解であるバーガス渦で良く近似された。レイノルズ数に関わらず、渦の半径はコルモゴロフ長の数倍程度、渦の旋回速度はコルモゴロフ速度程度であった。時系列データ上における分布から、これらの渦管は空間中で集団化する傾向にあり、この傾向は、レイノルズ数の上昇に伴って強くなることが解った。
3)乱流境界層内の熱拡散についての実験
気象研究所小型風洞において、厚さ10cm程度の乱流境界層を生成した。床面の一部を過熱し、気流内の温度分布を、冷線温度計を用いて測定した。過熱面において境界層の下部が熱せられ、その熱は、過熱面の風下において境界層内に乱流混合により拡散していく。得られた気流温度分布より、この乱流混合には、主流方向における特徴的スケールがあり、それは境界層厚さの約2倍程度であることが解った。
|
-
[Publications] Ryuji Kimura: "Numerical weather prediction"Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 90. 1403-1414 (2002)
-
[Publications] Atsushi Mori, Hiroshi Niino: "Time Evolution of Nonlinear Horizontal Convection : Its Flow Regimes and Self-Similar Solutions"Journal of the Atmospheric Science. 59. 1841-1856 (2002)
-
[Publications] Mouri, H., Hori, A., Kawashima, Y.: "Vortex tubes in velocity fields of laboratory isotropic turbulence : Dependence on the Reynolds number"Physical Review E. 67. 016305 (2003)
