2014 Fiscal Year Research-status Report
密度成層流体における鉛直流れとラグランジュ的鉛直拡散の解明
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24656124
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
花崎 秀史 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60189579)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 成層流体 / 鉛直運動 / ジェット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
密度成層流体の研究は、従来、水平流れに関するものがほとんどであり、鉛直流れや鉛直拡散に関する研究はほとんど行われて来なかった。しかし近年、鉛直流れの解明の必要性が高まっている。深海の温度・塩分・流速測定を行う海洋観測機器の鉛直移動制御や、地球温暖化予測の鍵となる海洋プランクトンの鉛直移動など、新たな重要な応用対象が出てきたからである。本研究は、これまでほとんど未解決である成層流体中の鉛直拡散と鉛直運動の解明のため、成層流体中を鉛直移動する球まわりの流れ場を解明する。それにより、成層流体中の鉛直拡散や鉛直運動のメカニズムを解明し、上記の応用対象に根本から寄与することを目標とする。
平成２６年度は、レイノルズ数、フルード数を変化させた各種の条件下で、LIFを用いた球面上の密度境界層の厚さ、及び、密度分布から定義されるジェットの太さの測定を継続して行った。また、新たに、PIV（粒子画像追跡法）を用いた測定を行い、球面上の速度境界層の厚さ、および、速度分布から定義されるジェットの太さの測定を行った。密度場、速度場両方の測定を同時に行うことにより、成層流体中を一定速度で鉛直移動する球によって生成される流れ場の全体的な描像がかなり明らかとなった。数値計算については、レイノルズ数、フルード数を変化させた計算を行い、水槽実験との比較を行うと同時に、シュミット数も変化させ、現有の実験装置では測定困難な成層媒体についての解析も行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究課題では、レーザー誘起蛍光法(LIF)を用いて蛍光染料濃度（流体の塩分濃度）を測定しているが、研究の最終段階で、LIFに不可欠な連続発振レーザーが故障した。研究を続行するのに急きょ修理が必要となったが、製造元の米国工場に送り返して点検したところ、修理に数か月以上を要することがわかり、今年度内はLIFによる濃度測定実験が続行できなくなった。その結果、補助事業期間延長の申請を行い、承認された。ただし、LIFに加えて行う予定であったPIVによる速度場の測定は、別のパルスレーザーにより、予定通りの実験を行うことができた。また、数値計算はほぼ予定通りの進捗であったた。その結果、平成２６年度に当初の計画通りに終了することはできなかったが、LIF以外については、ほぼ予定通りの進捗状況であった。そのため上記の達成度区分とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２７年度は、未使用額の大部分をレーザーの修理費用（修理完了次第に支払い予定）に使用する予定である。さらにその残額を、レーザー誘起蛍光法(LIF)による濃度測定実験に必要なエチルアルコール、塩、蛍光染料などの薬品購入費、新たな実験結果と比較するための数値計算結果のデータ保存のためのハードディスク購入費用、及び、成果取りまとめ費用に使用する予定である。LIFの追加実験を行って塩分濃度測定データを揃え、平成26年度までに得た、PIVによる速度場の測定結果、及び、数値計算結果との比較により、成層流体中を鉛直移動する物体周りの特殊な流れ場（ジェットの発生など）の全体像とそのメカニズムを明らかにする。
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| Causes of Carryover |
本研究課題では、レーザー誘起蛍光法(LIF)を用いて蛍光染料濃度（流体の塩分濃度）を測定しているが、LIFに不可欠な連続発振レーザーが故障した。研究を続行するのに急きょ修理が必要となったが、米国工場での修理に約２ヶ月を要することがわかり、今年度内はLIFによる濃度測定実験ができなくなった。その結果、未使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
未使用額の大部分をレーザーの修理費用（修理完了次第に支払い予定）に使用する予定である。さらにその残額を、レーザー誘起蛍光法(LIF)による濃度測定実験に必要なエチルアルコール、塩、蛍光染料などの薬品購入費、新たな実験結果と比較するための数値計算結果のデータ保存のためのハードディスク購入費用、及び、成果取りまとめ費用に使用
する予定である。
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