| 研究課題/領域番号 |
02455016
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| 研究種目 |
一般研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
広領域
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
小森 悟 九州大学, 工学部, 助教授 (60127082)
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| 研究分担者 |
植田 洋匡 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (70026186)
中村 泰治 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (80038554)
神崎 隆男 九州大学, 工学部, 助手 (30221906)
天田 次雄 九州大学, 工学部, 助手 (10180093)
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| 研究期間 (年度) |
1990 – 1992
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| 研究課題ステータス |
完了 (1992年度)
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| 配分額 *注記 |
7,200千円 (直接経費: 7,200千円)
1992年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
1991年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
1990年度: 5,000千円 (直接経費: 5,000千円)
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| キーワード | 地球の温暖化 / 大気・海洋 / 炭酸ガス交換 / 気液界面 / 乱流構造 / 炭酸ガス吸収 |
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| 研究概要 |
本研究は、二酸化炭素による地球の温暖化予測を行う上で重要な問題である大気・海洋間の炭酸ガスの交換機構を流体力学的な観点から解明することを目的とした。具体的には、風波水槽及を製作し、その水槽内でシアーの働く気液界面を通しての物質の移動機構を界面領域の乱流構造と関連させて解明することを試みた。実験は、液側の炭酸ガスの移動速度を炭酸ガスの放散実験により測定し、流体の速度を熱線流速計及びレーザ流速計を用いて測定した。その結果、次のことが明らかになった。シアーの働く気液界面を通しての物質移動はウインドシアーにより促進させる。しかし、シアーがある程度まで大きくなると物質移動速度の増加は止まり飽和する傾向を示す。このシアーが物質移動に及ぼす効果は界面近傍の乱流構造と関連づけて説明されることができる。すなわち、液側に誘起された表面更新渦が物質移動を支配し、物質移動速度は表面更新渦の出現周波数でよく相関される。この相関関係は気液界面にシアーが働かない場合と全く同じである。この表面更新渦の出現周波数を考える場合、シアーが増加すれば周波数は増加するが、ある程度までシアーが強くなると、周波数は増加しなくなる。これが物質移動速度の飽和傾向につながることが明らかになった。さらに、これら物質移動機構は乱流の間欠性を考慮した渦セルモデルでよく説明することも明らかにされた。これらの実験の他にも本研究では、乱流の直接数値計算法を気液界面をもつ開水路乱流場に適用し、表面更新渦の発生機構及び物質移動機構との関連性を数値的に説明することに成功した。
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