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ソルトフィンガー型二重拡散対流において、温度と塩分濃度均一層の形成と維持について、そのメカニズムの解明を目的として流体の数値シミュレーションを行った。それまで2次元計算によってソルトフィンガー型の二重拡散対流現象における均一密度層形成のメカニズムを調べてきたが、この複雑な非定常流れの3次元性は無視できないため、現象を正確に捉えるための3次元計算が必須であった。そこで本年度では3次元計算のための計算コードの開発を進め、3次元数値シミュレーションによって二重拡散対流における均一密度層形成の現象を再現した。ソルトフィンガー型対流が発生するような条件下で、ソルトフィンガーとは別の大規模な対流が発生し、流体を混合することで均一密度層が形成される過程は3次元計算においても確認された。しかしながら、その後の均一層が維持されにくいなど、流れの3次元性の影響は明白であった。
この均一密度層を形成する要因が流体を混合する大規模な対流であるが、計算においては水平方向のみならず鉛直方向においても周期境界的な境界条件を用いたことで、鉛直方向の平均的な密度成層の程度が一定に保たれ、この大規模対流が比較的安定に維持されるというメカニズムが考えられた。この計算条件は、計算領域内で密度の平均成層度が保たれるという強制条件を課していることに等しい。そこで、このような制限を逃れた、密度成層の程度が流れ場に応じて自在に変化しうる計算モデルを構築すべく、数値実験を重ねた。未だ最適と思われるモデルは完成していないが、これらの数値実験から境界条件によって大きく変化する現象が捉えられ、現象の本質を探る手掛りとして、アメリカ物理学会で報告を行っている。
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