2015 Fiscal Year Annual Research Report
表面張力および粘度変化による風波乱流場の制御と台風の弱体化計画
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26630053
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
小森 悟 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60127082)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒瀬 良一 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70371622)
高垣 直尚 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00554221)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 流体工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
既往研究においては海表面に存在する重油等の汚染物質が気液界面を通しての運動量およびスカラ（物質および熱）の乱流輸送に大きな影響を及ぼすが，その理由は汚染物質による表面張力の変化にあるとされてきた．しかし，これを実証した研究はなく，汚染物質による液相表面の液の粘性の変化の影響もあると考えられる．そこで，本研究では小型風波乱流水槽を製作し，水槽中の液の表面張力および粘性係数を種々に変えた場合の風波乱流場で乱流計測を行い，表面張力および粘性が風波乱流に及ぼす効果を明らかにする．
今年度は，現有の高速風波水槽に界面活性剤（Triton-X100など）を微量に混和させた溶液を満たし，その水面上に風を吹かせることにより，水面波の測定実験を行った．水面変動は抵抗式波高計を用いて測定した．その結果，界面活性剤の影響は砕波が生じない低風速域において特に顕著で，風波の発生を完全に抑制すること，また，砕波が生じる中風速～高風速域において界面活性剤は砕波を促進し，その結果，風波の波形勾配が低下することが確認された．さらに，京大スーパーコンピュータを使用して表面張力の違いが水面波の発達に以下に影響を及ぼすかを検討した．その結果，表面張力の低下は，砕波が生じない低風速域において風波の波高を増加させること，このため低風速域における界面活性剤による風波の抑制作用は表面張力の低下によるものではないことを明らかにした．また，粘性の変化も確認できなかったため，低風速域における界面活性剤による風波の抑制作用は，マランゴニ効果によって引き起こされていると考えられる．さらに，砕波が生じる中風速から高風速域における界面活性剤による砕波の促進には表面張力の低下が影響している可能性があることを明らかにした．
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