| 研究課題/領域番号 |
21K14257
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分22040:水工学関連
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| 研究機関 | 一般財団法人電力中央研究所 |
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研究代表者 |
新井田 靖郎 一般財団法人電力中央研究所, サステナブルシステム研究本部, 主任研究員 (10817703)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2025年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2024年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2023年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2022年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
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| キーワード | 流体画像計測 / UAV / 深層学習 / 河川プルーム / 風波 / 砕波 / 気泡 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
砕波に伴う水面下への気泡混入は大気海洋間の気体輸送，熱輸送，エアロゾル生成量を左右するため，その影響は気候変動などのグローバルな問題からローカルな水環境評価にまで波及し，その実態解明は界面水理学が明らかにすべき重要な課題となっている．本研究では,申請者が開発した気液2相流のための画像計測手法によって流体力学的な界面の不安定性を経由した砕波時の気泡混入メカニズムを解明する．また海水組成分析を行い，海中溶存イオンが混入気泡特性に与える影響の定量化を行う．
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| 研究実績の概要 |
気液界面を通じたガス輸送，熱交換過程に重要な役割を果たすことで沿岸環境に影響を与える気液界面下の乱流について調査するため，実験室で水面を有する流れを対象に高速度カメラを用いた3次元画像計測を行った．また，昨年度実施した風洞水槽における風波発達時の水面の高速サーモグラフィ計測に関連して，海面の微物理過程と大気海洋間の熱輸送過程について解析を行った．一方，実際の沿岸環境においては，河川プルームなどの影響によって水温・塩分・水質が複雑に変動するものの，衛星や船舶を用いた従来の観測技術ではその把握が難しい．そこで本年度は，マルチコプター型無人航空機（unmanned aerial vehicle，UAV）を用いて河川プルームを対象に現地観測を行った．その結果，潮時によって変化する沿岸域の水温分布を空間的に高解像度に観測することができた．干潮から満潮にかけて河川プルームは岸に近づき，満潮から干潮にかけ河川プルームは岸から離れてより沖側に流れていく．ホバリングさせたマルチコプター型UAVによる連続熱画像計測の結果，河川プルームのフロント近傍では密度不安定に伴う鉛直流れが生じており，その影響でフロント部の水温分布に特有のパターンが形成されていることが確認された．また，沿岸環境を予測するための力学モデルにはモデル化に伴う誤差が含まれるため，深層学習LSTM（Long Short Term Memory）を用いて直近の現地観測値との整合をとった上でアンサンブル予測により予測の不確かさを考慮できるようにする手法を開発した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
実験データや現地観測データの取得が出来，興味深い現象を観察できているため概ね順調とした．
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| 今後の研究の推進方策 |
実験や現地観測によって得られたデータの解析をさらに進めて論文としてまとめる．
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