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極端に強い安定成層下での乱流の極限現象に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 09490029
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 広領域
研究機関京都大学

研究代表者

植田 洋匡  京都大学, 防災研究所, 教授 (70026186)

研究分担者 花崎 秀史  東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (60189579)
烏谷 隆  九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (30150527)
辰野 正和  九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (70038553)
堀口 光章  京都大学, 防災研究所, 助手 (60190253)
石川 裕彦  京都大学, 防災研究所, 助教授 (60263159)
研究期間 (年度) 1997 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
10,700千円 (直接経費: 10,700千円)
1999年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
1998年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
1997年度: 8,700千円 (直接経費: 8,700千円)
キーワード成層流 / 乱流 / 安定成層 / 内部重力波 / 逆勾配拡散 / 乱流拡散 / 乱流モデル / 線形理論 / 密度成層 / 乱流構造 / 乱流渦 / 気液界面 / レーザー蛍光法 / 逆勾配散 / PIV
研究概要

極端に強い安定成層状態の乱流中では、フローパターンや拡散・混合機構大きく変化する。これらの現象では、いずれも乱流運動が粘性消散することなく波状運動へ変化していく機構が本質的な役割を担っていると考えられる。このような視点に立って、本研究では、強安定成層中に存在する乱流運動と波状運動の特性、乱流から内部波への遷移過程を調べて,強安定成層時の極限現象を統一的に説明することを目的とした。極限現象としては、アクティブスカラーの逆勾配(鉛直方向)拡散と、このときの水平方向拡散、また、逆勾配拡散場でのアクティブスカラーとパッシブスカラーの拡散機構の相違に着目し、逆勾配拡散場の波動、乱流の特性量とその時間的発展に注目した研究を行った。
剪断のない場合、強い安定成層場での逆勾配拡散は線形理論でかなりよく説明できることを示した。さらに、成層と剪断とが共存できる場合について、この線形理論、弱非線形理論を発展させて、上記の極限現象を説明することができた。このことから、強安定成層時の極限現象のかなりの部分は線形過程として説明できること、その時間発展に初期条件が大きな影響を与えることがわかった。
以上の結果に基づいて、乱流を平均流成分と波動、乱流変動の3つの成分の和と考える乱流クロージャーモデルの発展を試みた。波動成分と乱流変動成分の非線形項のモデリングを試み、それぞれの成分の特性についての室内実験結果をもとにモデル定数の決定を行い、安定成層流のクロージャーのモデリングを行った。

報告書

(4件)
  • 1999 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1998 実績報告書
  • 1997 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (27件)

  • [文献書誌] Ueda,H.: "Effects of Long Range Transboundary Pollutants on Air Quality in Japan -Numerical Simulation of Yellow Sand Events-"5th Int'l Conference on Atmo-spheric Sciences and Application to Air Quality, 1996. (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ueda,H.: "Photochemical Formation and Stratospheric Intrusion in Tropospheric Oxidants Budget in East Asia"Proc.of Workshop on Transport of Air Pollutants in Asia. 131-140 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ueda,Hiromasa: "Kelvin-Helmholtz Billows Associated with Double Diffusion Effects"3rd Int'l Symp.on Turbulence, Heat and Mass Transfer. (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ueda,H.: "Behavior of Volatile Inorganic Components in Urban Aerosols"Atmospheric Environment. vol.34. 353-361 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hanazaki,H.: "Linear Processes in Unsteady Stratified Sheared Turbulence"Proc.of IUTAM Symp. On Geometry and Statistics of Turbulence. (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hanazaki,H.: "On the Transport Mechanisms in Stably Stratified Rotating Turbulence"Proc.of 3rd Int'l Symp.on Turbulence, Heat and Mass Transfer. (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Karasudani,T.: "Development of a Gas-liquid Equibrator for Estimating CO2 Flux at the Ocean Surface"J.of Atmospheric and Oceanic Technology. vol.16, no.10. 1450-1455 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ueda, H. and Kang, S. -J.: "Effects of Long Range Transboundary Pollutants on Air Quality in Japan-Numerical Simulation of Yellow Sand Events-"5th Int'l Conference on Atmo-spheric Sciences and Application to Air Quality. (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ueda, H. and Kang, S.J.: "Photochemical Formation and Stratospheric Intrusion in Tropospheric Oxidants Budget in East Asia"Proc. of Workshop on Transport of Air Pollutants in Asia. 131-140 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hiromasa Ueda and K. Andoh: "Kelvin-Helmholtz Billows Associated with Double Diffusion Effects"3rd Int'l Symp. on Turbulence, Heat and Mass Transfer. (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ueda, H., Takemoto, T., Kim, Y. P. and Sha, W.: "Behavior of Volatile Inorganic Components in Urban Aerosols"Atmospheric Environment. Vol.34. 353-361 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Hanazaki and J. C. R. Hunt: "Linear Processes in Unsteady Stratified Sheared Turbulence"Proc. of IUTAM Symp. on Geometry and Statistics of Turbulence. (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Hanazaki: "On the Transport Mechanisms in Stably Stratified Rotating Turbulence"Proc. of 3rd Int'l Symp. on Turbulence, Heat and Mass Transfer. (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Karasudani, T. and Ueda, H. et al.: "Development of a Gas-liquid Equibrator for Estimating COィイD22ィエD2 Flux at the Ocean Surface"J. of Atmospheric and Oceanic Technology. vol.16, no.10. 1450-1455 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sha W.: "Numerical study on flow pass of a three-dimensional obstacle under a strong stratification condition"J. Appl. Meteorol.. Vol.37, No.10. 1047-1054 (1998)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Ueda H.: "Behavior of volatile components in urban aerosols"Proc of 6th Int. Conf. ASAAQ. (1998)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 烏谷 隆: "対流混合層の発達過程とその構造"九州大学応用力学研究所所報. No.85. 31-42 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 薩摩林 光: "中部山岳地域における二次粒子の挙動"大気汚染学会誌. Vol.33, No.5. 284-296 (1998)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Ueda,H: "Photochemical formation and stratospheric intrusion in tropospheric oxidants budget in East Asia" Proc.of Workshop on Transport of Air pollutants in Asia, Laxenburg(IIASA),Austria,27-29 July. 131-140 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Sha W.: "An accurate second-order approximation factorization method for time-dependent imcompressible Navier-Stokes equation in spherical polar cordinates" J.Compt.Physics. Vil.142. 47-66 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Sha W.: "Numerical study on flow pass of a three-dimensional obstacle under a strong statification condition" J.Appl.Meteorol. Vol.37,No.10. 1047-1054 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 薩摩林光: "中部山岳地域における二次粒子の挙動" 大気汚染学会誌. Vol.33,No.5. 284-296 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Carmichael, G.R.: "Aerosol composition at Cheju Island, Korea" Journal of Geophysics Research. 102-D5. 6047-6061 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 姜 錫在: "東アジアの大気汚染物質越境長距離輸送に関する数値研究" 化学工学論文集. 23-4. 346-355 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 下原 孝章: "代理表面法を用いた乾性沈着の評価 I.乾性沈着面上での蒸発と化学反応の影響" 大気環境学会誌. 32-4. 350-361 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 鵜野 伊津志: "春季の移動性高気圧通過時の九州地域での二次汚染物質と火山性SO_2の挙動" 大気環境学会誌. 32-6. 404-424 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Sha W.: "Direct numerical simulation on spiral Taylor-Gulter vortex in spherical Couette flow" CGER's Supercomputer Activity Report. 15. 125-138 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書

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公開日: 1997-04-01   更新日: 2016-04-21  

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