2022 Fiscal Year Annual Research Report
大気-海洋間の運動量・ガス交換機構の統合的モデル化とその地球環境工学的応用
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19H02249
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
杉原 裕司 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (70243970)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山上 路生 京都大学, 工学研究科, 准教授 (80362458)
高垣 直尚 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (00554221)
Eljamal Osama 九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (40600052)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 風波 / 運動量交換 / ガス交換 / 砕波 / 地球温暖化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大型風洞水槽において，風波界面を通しての運動量フラックス（海面抵抗係数）を高精度で測定する技法（運動量収支法）の検討を行った．本技法を用いて実際に運動量フラックスの測定を行った結果，大型風洞水槽中において誤差30％以内での運動量フラックスの測定に成功した．また，複数の吹送距離において測定した実験データに基づいて風波界面の遷移に伴う水面粗度の変化について検討し，波浪・砕波の影響を反映した風波特性量の同定と海面抵抗係数のモデル化を行った．
小型・中型風洞水槽においてPIVによる流速計測を行い，平均流や乱れ特性の鉛直分布の実験データを測定した．特に小型風洞水槽においては，複数の高速カメラによる画像解析システムを用いて風波を伴う開水路乱流場での波と流れの同時計測を実施した．これによって風波のトラフとクレストに挟まれた水位変動領域内の計測が可能となった．さらに，水表面近傍における平均流，乱れ，波動間のエネルギー動態に基づいて風波乱流場に関する現象論モデルを構築した．
直接数値シミュレーションおよび数理モデルに基づいて水表面近傍の乱流素過程によるガス交換機構の解析を行った．その解析結果に基づいて，乱流素過程がガス交換速度に及ぼす効果をモデル化した．さらに，風波界面の力学に基づく運動量・ガス交換機構のモデル化と海面抵抗係数やガス交換速度を大気-波浪結合計算に実装するための手法に関する検討を行い，それらの有用性について重要な知見を得ることができた．
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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