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二重拡散重力流のダイナミックスの解明と数値予測モデルの開発

研究課題

研究課題/領域番号 05455018
研究種目

一般研究(B)

配分区分補助金
研究分野 広領域
研究機関九州大学

研究代表者

植田 洋匡  九州大学, 応用力学研究所, 教授 (70026186)

研究分担者 花崎 秀史  国立環境研究所, 大気物理研究室, 主任研究員 (60189579)
烏谷 隆  九州大学, 応用力学研究所, 助手 (30150527)
辰野 正和  九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (70038553)
研究期間 (年度) 1993 – 1994
研究課題ステータス 完了 (1994年度)
配分額 *注記
3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
1994年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
1993年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
キーワード重力流 / ケルビン-ヘルツホルム不安定 / 前線 / 火砕流 / ヘビーガス / 成層風洞 / 成層乱流 / カットオフ渦
研究概要

目的
本研究では、熱及び物質の移動が共存し、それらがともに浮力効果を持つような重力流(二重拡散重力流と呼ぶ)を対象に、そのダイナミックスの解明と数値予測モデルの開発を行う。液化天然ガス(LNG)の流出、火砕流、前線性豪雨(雪)などがその例である。いま、空気より分子量の小さいLNGが低温のため高密度になっている重力流を考えると、周囲大気との混合領域では温度が上昇して密度の極小部が形成され局所的に上向きの浮力が働く。混合がさらに進むと、重力流の先端部分が全体として上昇プルームになって上空に拡散していく。本研究では、二重拡散重力流についてK-H不安定などの不安定現象を調べる。この場合、周囲流体の巻き込み(混合)が局所的な浮力を生むため、不安定の発生条件、混合機構に変化の生じることが予想される。つぎに、流れの不安定で生まれる渦が重力流の内部構造、ダイナミックスにもたらす変化を明らかにする。
経過と成果
重力流内のK-H不安定とそれに伴う内部構造、ダイナミックスの変化:
重力流ヘッドの先端部分で、Ri数が臨界値0.25に達する位置でK-H不安定が発生する。K-H渦は次々に生成されて発達しながら重力流の上面(ゼロ流速面)に沿って重力流後方に流下していく。このとき、K-H渦による周囲流体の巻き込みにより“混合領域"が形成されるが、二重拡散重力流の場合流体の密度が周囲流体よりも小さい部分(密度の極小部分)が形成されて小規模な熱対流が発生し、混合を促進するが、逆にK-H渦の発達を抑制する。この混合領域は重力流の内部構造を大きく変化させる。また、重力流上面でのドラッグを生むため重力流の進行を遅らせる働きをする。
重力流から上昇ブルームへの変化:
重力流ヘッドは随伴流から独立した渦構造を形成するが、その前面での周囲流体の取り込みに伴って浮力を増し、次々と随伴流から分離して上昇する。周囲流体の取り込みは、ヘッドに対抗する周囲流体の流速、安定度に大きく依存する。

報告書

(3件)
  • 1994 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1993 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (30件)

  • [文献書誌] Ueda.H.: "Effects of ocean stratification on the uptake of greenhouse gases" Proc.of the Int.Symp.on Glocal Cycles of Atmos.Greenhouse Gases. 288-292 (1994)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 植田,洋匡: "中部山岳地域河川上流域における河川、湖沼のpHの経年的低下と酸性雨との関係について" 大気汚染学会誌. 28. 308-315 (1993)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ueda.H.: "Long range transport of pollutants in Eastern Asia" Proc.Int.Conf.on Regional Enviroment and Climate Changes in East Asia. 11-16 (1993)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 辰野,正和: "一様流中における等距離配置3円柱の相互干渉" ながれ. 14-1. 36-50 (1995)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Karasudani,T.: "Breakdown and rearrangementa of the Karman vortex street in the far wake of a cylindrer" Fluid Dynamic Reaserch. 14. 331-352 (1994)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hanazaki,H.: "On the three-dimensional intermal waves excited by topography in the flow of a statified fluid" J.Fluid Mech.263. 293-318 (1994)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 成合英樹: "酸性雨(「次世代技術と熱」-地球環境、エレクトロニクス、生体、エネルギー)" 技法堂出版、日本機械学会編, 339 (1993)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ueda, H.: "Effects of ocean stratification on the uptake of greenhouse gases" Proc.of the Int.Symp.on Glocal Cycles of Atmos.Greenhouse Gases. 288-292 (1994)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ueda, H.: "Decrease of pH of river and lake water in mountainous region in central Japan and its relation to acid rain" J.J.S.of Air Pollution. Vol.28 No.5. 308-315 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ueda, H.: "Long range transport of air pollutants in Eastern Asia" Proc.Int.Conf.on Regional Environment and Climate Changes East Asia. 11-16 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tatsuno, M.: "Effects of interference between three Equispaced cylinders in a uniform flow" J.J.S.of Fluid Mechanics. Vol.14 No.1. 36-50 (1994)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Karasudani, T.: "Breakdown and rearangementa of the Karman vortex street in the far wake of a cylinder" Fluid Dynamic Research. Vol.14. 331-352 (1994)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hanazaki, H.: "On the three-dimensional internal waves excited by topography in the flow of a stratified fluid" J.Fluid Mech.Vol.263. 293-318 (1994)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Narial, H.: "Acid rain" Gihodo Pub., Japan Society of Mech.Engineers. 339 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ueda,H.: "Effects of ocean stratification on the uptaka of greenhouse gases" Proc.of the Int.Symp.on Glocal Cycles of Atmos.Greenhouse Gases. 288-292 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] 植田洋匡: "中部山岳地域河川上流域における河川・湖沼のpHの経年的低下と酸性雨との関係について" 大気汚染学会誌. 28. 308-315 (1993)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Ueda,H.: "Long range transport of pollutants in Eastern Asia" Proc.Int.Conf.on Regional Environment and Climate Changes in East Asia. 11-16 (1993)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] 辰野正和: "一様流中における等距離配置3円柱の相互干渉" ながれ. 14-1. 25-33 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Karasudani,T.: "Breakdown and rearrangementa of the Karman vortex street in the far wake of a cylinder" Fluid Dynamic Research. 14. 331-352 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Hanazaki,H.: "On the three-dimensional internal waves excited by topography in the flow of a stratified fluid" J.Fluid Mech.263. 293-318 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] 植田洋匡: "大気境界層と大気拡散" 日本伝熱学会, 19 (1993)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] 植田洋匡: "酸性雨(「次世代技術と熱」-地球環境、エレクトロニクス、生体、エネルギー)" 技法堂出版、日本機械学会編, 8 (1993)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ueda: "Long range transport of trace gases and aerosols in the Northeast Pacific Rim" Air Pollution Modelling and ItsApplication. 2,Plenum. 491-498 (1991)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ueda: "Observed structure of the nocturnal urban boundary layer and its evol ution into a convective mixed layer" Atmospheric Environment. 26B. 45-57 (1992)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ueda: "A numerical study of nocturnal sea breezes:Prefrontal gravity waves in the copensating flow and inland penetration of the sea-breeze cutoff vortex." Journal of Atmos. Sci.50,8. 1076-1088 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] M.Tatsuno: "Wavy mode the streaked flow around an oscillating cylinder in a stratified fluid at rest" Fluid Dynamics Research. 11. 313-318 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ueda: "Characteristics of background surface ozone in Japan" Atmosheric Environment. 27A,10. 1550-1568 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] T.Karasudani: "Breakdown and Rearrangement of a Vortex Street in the far Wake of a Cylinder" Report of Res. Ins.for Appl.Mech.,Kyushu Univ.39. 1-27 (1994)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] 植田洋匡: "酸性雨と越境大気汚染(「地球大気環境問題とその対策-アジアからの視点-」)" オーム社、大気汚染協会編, 11 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] 植田洋匡: "酸性雨(「時世代技術と熱--地球環境、エレクトロニクス、生体、エネルギー-」)" 技法堂出版、日本機械学会編, 9 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書

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公開日: 1993-04-01   更新日: 2016-04-21  

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