| 研究課題/領域番号 |
20H00225
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分19:流体工学、熱工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
後藤 俊幸 慶應義塾大学, 自然科学研究教育センター(日吉), 訪問教授 (70162154)
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| 研究分担者 |
渡邊 威 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30345946)
三浦 英昭 核融合科学研究所, 研究部, 教授 (40280599)
小林 宏充 慶應義塾大学, 法学部(日吉), 教授 (60317336)
島 伸一郎 兵庫県立大学, 情報科学研究科, 教授 (70415983)
齋藤 泉 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70798602)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
44,850千円 (直接経費: 34,500千円、間接経費: 10,350千円)
2024年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
2023年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
2022年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
2021年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
2020年度: 13,130千円 (直接経費: 10,100千円、間接経費: 3,030千円)
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| キーワード | 雲乱流 / 雲マイクロ物理 / シミュレーション / 数理モデル / 過飽和度 / スペクトル / 乱流強度 / ダムケラ数 / ストークス数 / エネルギー散逸率 / 確率密度関数 / 混合 / 揺らぎ / 大規模数値計算 / ラグランジュ統計量 / エアロゾル / 雲粒子 / エネルギ散逸率 / エンストロフィー / 雲粒子成長 / 大規模シミュレーション / 雲水混合率揺らぎ / 分散スペクトル / ランジュバンモデル / 混合輸送 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
雲中の乱流による乾燥・湿潤空気及び熱の混合と揺らぎの統計法則，エアロゾル輸送と雲粒子の生成・成長から雨粒子形成，雲粒子による乱流変調など雲マイクロ物理過程の全貌をサブμmから数mm，数mmから数mにわたる大規模シミュレーションを駆使して統一的な視点から解明する.
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| 研究成果の概要 |
雲水混合比揺らぎの分散スペクトルが従来の乱流理論とは異なる領域で見出されることの理論的説明がなされた．乱流中における微小粒子の熱的応答とそれによる乱流変調についての現象論的説明を行い，雲乱流シミュレータ（CTS)によりこれを検証した．雲粒子成長における過飽和度揺らぎの影響を記述するランジュバンモデルを構築しCTSにより検証し，より簡便なモデルを提案した．乱流中の運動エネルギー散逸率およびエンストロフィ―（渦度の２乗）の確率密度関数(PDF)の漸近的挙動を解析し，ともに引き延ばされた指数分布であることを明らかにした．過飽和度のLESを行い２つのk^{-5/3}スペクトルの存在を示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
気象予測・気候予測シミュレーションにおいて現象論的数理モデルあるいは経験的パラメータとして表現されてきた未解像スケールの雲と乱流輸送現象をスパコン上で再現し，理解し，巨視的な数理モデルとして再構成して，雲および雲乱流現象の解明と予測に繋げる．これにより気象・気候予測のための数理モデルの予測性能を格段に増大し，気象災害等による被害軽減や環境予測に貢献できる．雲乱流の重要な特性量である乱流運動エネルギー散逸率の特異的に強い揺らぎの統計法則が明らかにされたことは乱流の基礎物理の進展に大きく貢献するものである．
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