| 研究課題/領域番号 |
21K03875
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
沖野 真也 京都大学, 工学研究科, 講師 (30711808)
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| 研究分担者 |
花崎 秀史 京都大学, 工学研究科, 教授 (60189579)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 熱塩成層流体 / 減衰乱流 / 高シュミット数 / 二重拡散対流 / 直接数値計算 / レーザー誘起蛍光法 / ソルトフィンガー / 乱流拡散係数 / バチェラースケール / 密度成層乱流 / LIF / PIV / 浮力レイノルズ数 / パッシブスカラー / 差分拡散 / 熱塩成層 / 二重拡散 / 直接数値シミュレーション / 乱流輸送 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
温度と塩分によって形成される、熱塩成層流体における特異な乱流輸送現象「差分拡散」の解明は、地球規模の熱塩循環を予測する上での要である。本研究では、熱塩成層乱流を対象とした直接数値シミュレーション・室内実験・理論解析を実施し、差分拡散の高精度な定量評価を行ったうえで、そのメカニズムを解き明かすことを目的とする。
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| 研究成果の概要 |
熱塩成層流体における減衰乱流の直接数値計算を行ない、小スケールにおける不安定性が乱流の減衰に及ぼす影響を調べた。温度成層または塩分成層が不安定である場合には、温度の拡散スケール付近でポテンシャルエネルギーが生成される。塩分成層が不安定であり、流れがフィンガー型不安定である場合、初期撹乱が減衰した後に再度流れが発達し、鉛直方向に長く伸びた密度分布（ソルトフィンガー）が形成される。一方、温度成層が不安定であり、流れが拡散型不安定である場合には、ポテンシャルエネルギーは短時間で著しく増大する。ただし、不安定性の強い場合を除き、運動エネルギーの減衰という観点では浮力比依存性はあまり見られなかった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
表層混合層を除く海洋は、温度と塩分によって形成される熱塩成層流体であり、そこでは、温度と塩分の分布による海水の密度差のために、千年スケールの長い時間をかけて地球を巡る流れ（熱塩循環）が駆動されている。熱塩循環は地球規模の極めて大きな熱量や炭素の輸送を担うため、地球温暖化などの気候変動とも密接に関わっており、その予測は重要である。本研究で得られた、熱塩成層流体中の乱流拡散に関する知見は、全球気候モデルの高精度化に寄与するものである。
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