Heat transfer mechanisms across high-concentrated form layer generated by strong wind shear above water surface

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台風など熱帯低気圧下における高速気流場の海表面近傍は，液滴の飛散や気泡の巻き込みなどの激しい砕波を伴う複雑な気液二相乱流場を呈し，特に海表面は，気泡同士が連続的にくっついて層を成す，いわゆる気泡層に完全に覆われることが報告されている．また，このような気泡層を伴う気液界面を通しての伝熱現象は自然界や工業装置内でしばしば見受けられる．そこで本研究では，高速気流による超高密度気泡層の生成機構・気泡層を通しての熱輸送機構を解明することを目的とする．2022年度は主に，（１）多数の気泡を含む低風速における風波乱流場を再現可能な数値計算法のコードの開発を行った．水面を伴う乱流場を計算するために混相流計算法の1つであるVOF法を使用した．水面形状の高精度な追跡のために，PLIC法を用いた．その結果，気泡が風波水面に衝突し破砕する際に気流の発達を抑制する現象が観察された．2023年度にはさらに気泡数を増やした状況での風波乱流場計算を行い，さらに気泡層が気液間運動量・熱輸送に及ぼす影響を定性的に調査する予定である．（２）兵庫県立大学において，気泡層実験のための小型風波水槽の改良と初期検討を行った．その結果，水槽内での不自然な水面振動を抑制し，さらに水槽内での水流による気泡生成を確認した． 2023年度には気泡層実験において気液間運動量・熱フラックスの測定を試みる予定である．これらの研究実績の一部は，国内学会において報告された．