2019 Fiscal Year Annual Research Report
A Novel Type of Instability due to Hyperbolic Instability and Phase Shift by Waves
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17K05561
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
服部 裕司 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (70261469)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 双曲型不安定性 / 密度成層 / 自転効果 / 内部重力波 / 渦列 / 非線形挙動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) 密度成層および回転の効果を受ける双曲型よどみ点をもつ流れの不安定性：複合的な効果によるパラメタ共鳴不安定性の解明のため、メソスケールの気象現象や惑星大気で重要となる密度成層と（自転の効果による）回転の複合的な効果を、線形安定性解析により研究した。回転が弱いときには双曲型不安定性と成層双曲型不安定性のどちらも成長率が大きくなり不安定性は強まるが、回転が強くなると逆に安定化することがわかった。また、回転の向きが渦の回転の向きと逆方向の場合には、遠心力不安定性が発生することも明らかとなった。この密度成層と回転の複合的な効果を、局所安定性解析の枠組みの中で理論的に説明することに成功した。
(2) 双曲型よどみ点をもつ密度成層流体中の渦の非線形段階の時間発展の解析：われわれが発見した成層双曲型不安定性を契機として成長する擾乱が、双曲型よどみ点をもつ密度成層流体中の渦の乱流遷移過程において果たす役割を解明するため、直接数値シミュレーションによる研究を行った。擾乱の波長が大きい場合は、発達した擾乱が渦を崩壊に導き、最終的に元のエネルギーの8%程度のみが残る。これに対し、擾乱の波長が短い場合は、擾乱の影響は渦の周辺部のみに限られ、渦の中心は擾乱の影響を受けずに残る。気象現象や宇宙流体現象においてあらわれる強い渦は、成層や回転の効果により渦度の向きのスケールが制限を受けるため、擾乱の波長が小さいものに限定されることが多い。このため、本研究の結果は、強い渦が安定して存在し続けるメカニズムとして有力なものを与えると考えられる。
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Research Products
(10 results)
