研究概要 |
いろいろな環境における汚染物質の移動メカニズムを熱と物質の二重拡散の面から数値解析した結果を項目別に述べる. (1)塩水楔における混合現象 河川水に流れ込んだ工場温廃水(温塩水)は熱の拡散により密度勾配が不安定となりソルトフィンガー現象や熱プルームを起こし速やかに工場温廃水と河川水との混合が行われる.数値解析の結果,レーリー数が小さくて浮力比が1より小さい場合は河川の表面近くに塩水楔ができソルトフィンガーが発生し,レーリー数が小さくて浮力比が1より大きい場合は川底に楔ができ熱プルームが発生した. (2)プルーム現象 煙突からの煙,大気中への有害ガスの流出,都市の温暖化海底火山等では上昇流(プルーム)ができ有害物質が環境に放出される.アスペクト比が小さい場合の二重拡散を伴うプルーム現象或いはベナール対流を数値解析した.レーリー数Ra=10^7で温度浮力と濃度浮力が逆方向に作用する場合には規則的な多数のベナール細胞ができた.さらにレーリー数が大きくなると不規則な複数のプルームとなった. (3)水溶液の上面凝固におけるソルトフィンガー現象 水の凝固・融解による蓄熱を利用して夜間電力の平準化が行われている.水の代わりに廃水を用いることにより有害物質の濃縮も同時に行なうことができる.水溶液の表面から凝固が起きる場合の数値解析を行なった.その結果,ソルトフィンガー現象により溶質は容器下面近くに蓄積した.また溶液の濃度が高くなるに従い多くのフィンガーが発生した.
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