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砕波混入気泡と気泡連行乱れによる砕波気液界面でのガス交換機構の実態解明

研究課題

研究課題/領域番号 12305031
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 水工水理学
研究機関大阪市立大学

研究代表者

角野 昇八  大阪市立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70047398)

研究分担者 朝位 孝二  山口大学, 工学部, 助教授 (70202570)
江藤 剛治  近畿大学, 理工学部, 教授 (20088412)
杉原 裕司 (杉原 祐司)  九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助教授 (70243970)
竹原 幸生  近畿大学, 理工学部, 助教授 (50216933)
吉岡 洋  京都大学, 防災研究所, 助手 (10027287)
細井 由彦  鳥取大学, 工学部, 教授 (50127859)
中村 由行  独立行政法人港湾空港技術研究所, 海洋水工部・沿岸生態研究室, 室長(常勤研究職) (90172460)
研究期間 (年度) 2000 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
26,930千円 (直接経費: 23,900千円、間接経費: 3,030千円)
2002年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2001年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
2000年度: 13,800千円 (直接経費: 13,800千円)
キーワード砕波 / 気泡 / 物質移動係数 / 風波 / 海面境界過程 / PTV / 超高速ビデオカメラ / ボイドプローブ / 乱流モデル / 振動格子乱流場 / 超音波
研究概要

角野・重松・細井は、既に開発のシングルボイドプローブに改良を加え、ダブルボイドプローブを新たに開発してその有効性を確認するとともに、それを用いて造波水槽内砕波連行気泡特性を解析した。また、気体輸送流量係数の概念を提案し、沿岸砕波における気体輸送量の定量的評価の可能性を示した。朝位は、5cm×25cm×60cmの水槽の底面からバブリングを行い,全水深をパラメータとして乱流計測を行った。その結果、気泡部の水平方向・鉛直方向乱れ強度は水深方向に顕著な変化は見られないが,気泡部外では水面近傍で各方向乱れ強度が増加することが分かった。また全水深が大きいほど気泡部外における鉛直方向乱れ強度が大きくなることも確認された。江藤は、単一の水滴が水表面に衝突するときの気泡連行現象を,既に開発の100万枚/秒の超高速ビデオカメラを用いて詳細に観察した。特にある条件下で水滴と水表面の間に気膜が取り込まれ,それが球状に変形するときにネックレス状の不安定を生じることを新たに見出した。落下する水滴のレイノルズ数およびウェーバ数と,取り込まれる気膜の厚さ,発生するネックレス不安定の波長等の定量的特性量も明らかにした。杉原は、水表面に形成される乱流の微細構造に着目して,振動格子乱流場におけるガス交換機構について検討した.PIVおよびLIFの手法を用いて,水表面における乱流構造およびCO2吸収過程の可視化を行った.その結果,水表面における表面更新はテイラーマイクロスケールの乱流渦によって特徴づけられることが明らかになった.竹原・江藤・重松・辻本は、風波発生時における大気一水域間の物質輸送機構解明を目的に,界面近傍の気流および水流の同時画像計測を行った。計測結果より水面近傍の気流及び水流の組織的な流れ構造を詳細に把握することができた。水流側における水面近傍での組織的な潜り込みや,気流側でのバースティング現象等が確認された。森は、風洞水路内の風波についてレーザー後方散乱を用いた気泡径と上昇速度の計測を行った.得られた気泡径分布より気泡ソース関数の推定を行った.吉岡は、白浜の海洋観測塔で、超音波による砕波気泡の観測を、平成14年7月から10月まで実施した。その間、水中ビデオによる気泡の撮影を試みたが、測器の故障で失敗した。水中ビデオ撮影は、その後、平成15年1.月に大潟の波浪観測用桟橋でテストし、同3月に白浜細野浦において成功した。最後に、Moogは、以上の全体の成果を見渡しながら、砕波面での気体輸送のモデル化の方法について考究した。

報告書

(4件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2004 2003 2002 2001 2000 その他

すべて 雑誌論文 (13件) 文献書誌 (18件)

  • [雑誌論文] ミラーの高精度収差測定のための不等間隔な3分点を用いた積分法2004

    • 著者名/発表者名
      沼田宗敏, 野村俊, 神谷和秀, 田代発造
    • 雑誌名

      精密工学会誌 70

      ページ: 379-385

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Air entrapment under an impacting drop2003

    • 著者名/発表者名
      S.T.THORODDSEN, T.G.ETOH, K.TAKEHARA
    • 雑誌名

      J.Fluid Mech. vol.478

      ページ: 125-134

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Applications of a 1 Mfps video camera to water surface phenomena2003

    • 著者名/発表者名
      Kohsei Takehara, Sigurdur T.Thoroddsen, T.Goji Etoh
    • 雑誌名

      LA CINEMATOGRAPHIE ULTRA RAPIDE No.5

      ページ: 39-45

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] An Image Sensor Which Captures 100 Consecutive Frames at 1000000 Frames/s2003

    • 著者名/発表者名
      T.Goji Etoh, Dirk Poggemann, Greg Kreider, Hideki Mutoh, Albert J.P.Theuwissen, Fellow, IEEE, Arno Ruckelshausen, Yasushi Kondo, Hiromasa Maruno, Kenji Takubo, Hideki Soya, Kohsei Takehara, Tomoo Okinaka, Yasuhide Takano
    • 雑誌名

      IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES VOL.50, NO.1

      ページ: 144-151

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effects of wave breaking on wave statistics for deep-water random wave train2003

    • 著者名/発表者名
      Nobuhito Mori
    • 雑誌名

      Ocean Engineering 30

      ページ: 205-220

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Experimental study of air bubble distributions induced by wind wave breaking2003

    • 著者名/発表者名
      Mori, N.
    • 雑誌名

      Second Asia Pacific Coasts 2003:APAC2003 (CD-ROM)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Shape Error Measurement Using Ray-tracing and Fringe Scanning Method -Projection of Grating Displayed on a Liquid Crystal Panel-2002

    • 著者名/発表者名
      Takashi Nomura, Kazuhide Kamiya, Seiichi Okuda, Keishi Yamazaki, Hatsuzo Tashiro, Kazuo Yoshikawa
    • 雑誌名

      Precision Engineering 26

      ページ: 30-36

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A CCD Image Sensor of 1 Mframes/s for continuous Image Capturing of 103 Frames2002

    • 著者名/発表者名
      T.Goji Etoh, D.Poggemann, A.Ruckelshausen, A.Theuwissen, G.Kreider, H.-O.Folkerts, H.Mutoh, Y.Kondo, H.Maruno, K.Takubo, H.Soya, K.Takehara, T.Okinaka, Y.Takano, T.Resinger, C.Lohmann
    • 雑誌名

      ISSCC Salon 1-6

      ページ: 46-48

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Visualization of air-sea exchange of wind waves by PIV-LIF2002

    • 著者名/発表者名
      Mori, N., M.Imamura
    • 雑誌名

      The 10th International Symposium on Flow Visualization, Kyoto F0241(CD-ROM)

      ページ: 15-15

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The structure of turbulent boundary layer beneath wind waves2001

    • 著者名/発表者名
      Y.Sugihara, A.Takasaki, N.Matsunaga
    • 雑誌名

      Proc.3rd Int.Symp.On Environmental Hydraulics (CD-ROM)

      ページ: 1-6

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The Effect of Bubbles on Air-Water Oxygen Transfer in the Breaker Zone2000

    • 著者名/発表者名
      Kakuno, S., T.Sekimoto
    • 雑誌名

      Proc.4th Int.Symp.on Gas Transfer at Water Surface, Miami

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] ADCP Application for Long Term Monitoring of Coastal Water Quality2000

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka, H., T.Takayama, Y.Tanabe
    • 雑誌名

      Proc.27th Int.Conf.On Coastal Eng., ASCE

      ページ: 3884-3891

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Air-Sea Boundary Layer Observation by Ultra-Sonic Echo2000

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka, H., S.Serizawa, T.Yamashita, S.Kato, T.Hayashi, T.Takayama
    • 雑誌名

      Proc.4th Int.Symp.On Gas Transfer at Water Surface, Miami

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kakuno S.et al.: "The effect of bubbles on air water oxygen transfer in the breaker zone"Gas Transfer at Water Surfaces/M.A. Donelan et al. eds.. 265-270 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.T.Thoroddsen, T.G.Etoh, K.Takehara: "Air Entrapment under an Impacting Drop"Journal of Fluid Mechanics. 478. 125-134 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 竹原幸生, 真木正弘, 辻本剛三, 江藤剛治, 高野保英: "風波発生時における水面近傍の気流・水流のPTV同時計測"海岸工学論文集. 第49巻. 66-70 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 重松孝昌, 渡辺靖憲, 竹原幸生, 奥村悠樹, 小池敏也: "波動場におけるブロック潜提間隙内の三次元流体運動に関する実験的研究"海岸工学論文集. 第49巻. 806-810 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 森 信人, 今村正裕: "2色LIF-PIVを用いた水表面におけるガス交換過程の計測"海岸工学論文集. 第49巻. 96-100 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Hiroshi YOSHIOKA et al.: "ADCP APPLICATION FOR LONG TERM MONITORING OF COASTAL WATER"Proc. The 12^<th> PAMS/JECSS Workshop. 第12巻(in printing). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Kakuno, S. et al.: "The effect of bubbles on air-water oxygen transfer in the breaker zone"Gas Transfer at Water Surfaces/M. A. Donelan et al. eds.. 265-270 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Etoh, G.: "A CCD Image sensor of 1Mframes/s for Continuous Image Capturing 103 Frames"Digest of Technical Papers on 2002 IEEE International Solid-State Circuits Conference. 46-47 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 竹原幸生: "ヘリコプターを用いた実河川表面流の画像計測の試み"水工学論文集. 第46巻. 809-814 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 角野昇八, 辻本剛三, 塩崎禎郎, 中木原宏文, 重松孝昌: "消波性能からみた二重スリットケーソンの最適構造緒元の決定法の提案"海岸工学論文集. 第48巻. 696-700 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 杉原裕司, 津守博通: "気液界面における表面更新乱流の特性"水工学論文集. 第46巻. 529-534 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 吉岡洋, 田邊義隆, 高山知司: "沿岸水質のモニタリングに対するADCPデータの活用"日本沿岸域学会研究討論会2001講演概要集. 第14巻. 12-17 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 角野昇八,細井由彦,竹原幸生,朝位孝二,杉原裕司,中村由行,吉岡洋,平口博丸,江藤剛治,中山忠暢: "水表面での気体輸送に関する研究の最新の動向"土木学会論文集. No.656/II-52. 269-287 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 竹原幸生,R.J.Adrian,江藤剛治: "KC法を用いた新しいsuper-resolution PIVの提案"水工学論文集. 第44巻. 431-436 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 辻本剛三,角野昇八,竹原幸生,重松孝昌: "Performance of a horizontal plate withpeforations for shorekine protection"International coastal symposium 2000. 72-73 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 南條吉之,細井由彦,城戸由能,矢木修身,稲葉一穂: "湖山池における藻類増殖の制限物質について"水環境学会誌. 23巻11号. 36-42 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 杉原裕司,高崎敦彦,松永信博: "k-ε乱流モデルによる風波下の乱流構造の解析,"海岸工学論文集. 第47巻,. 116-120 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 森信人,平口博丸,筒井純一: "気象モデルを用いた波浪推算の高精度化"海岸工学論文集. 第47巻. 261-265 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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