超高プラントル数スカラーの成層乱流とエネルギー交換

超高普朗特数标量中的分层湍流和能量交换

• 批准号: 21H01247
• 负责人: 花崎 秀史
• 金额: $ 11.4万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01247/
• 关键词: 成層流体; 乱流; プラントル数; 高プラントル数

超高プラントル数の典型である塩分成層流体中の乱流を、乱れの積分長で定義したレイノルズ数がRe=50～100の場合について、数値計算、水槽実験、理論解析により調べた。２０２１年度は、特に、成層の強さを表すフルード数Frによって、運動エネルギーと位置エネルギーのエネルギー交換がどのように変化するかを調べた。同時に、それを媒介する鉛直塩分フラックスとそのスペクトルが、どの波数でエネルギー交換に関わっているかを調べた。1. 数値計算：Pr =700の直接数値シミュレーション(DNS) を、周期境界条件を課した立方体領域に対して行った。注目する物理量は、速度場（2乗が運動エネルギー）、塩分撹乱（2乗がポテンシャル・エネルギー）、塩分の鉛直フラックス、の空間分布と時間変化である。また、それらの水平・鉛直スペクトルの時間変化を調べた。それにより、空間構造及びそれに対応するスペクトルのFr依存性を明らかにした。2. 水槽実験：速度場のPIV （粒子画像計測）法による計測を、Nd:YAGレーザーを用いて行った。また、塩分濃度場をLIF（レーザー誘起蛍光法）によって測定するため、連続発振の固体レーザー(532nm) を新たに導入し、その励起波長532nmに対応する蛍光染料としてローダミン６Gを用いるための準備実験を行った。３．理論解析：パッシブスカラーに関する理論であるBatchelor(1959) の理論と同様の線形解析を、浮力を持ったスカラーの存在する成層乱流の場合に拡張することを試みた。

Ultra-high プ ラ ン ト ル several typical で の あ る salt into の turbulence in the fluid layer を, れ long で の integral definition し た レ イ ノ ル ズ number が Re = 50 ~ 100 の occasions に つ い て, the numerical calculation, sink be 験, theoretical analytical に よ り adjustable べ た. 2021 annual は, に, stratification, strong の さ を table す フ ル ー ド number Fr に よ っ て, sports エ ネ ル ギ ー と position エ ネ ル ギ ー の エ ネ ル ギ ー exchange が ど の よ う に variations change す る か を adjustable べ た. に, at the same time そ れ を medium す る straight salt points フ ラ ッ ク ス と そ の ス ペ ク ト ル が, ど の wavenumber で エ ネ ル ギ ー exchange に masato わ っ て い る か を adjustable べ た. 1. The numerical calculation: Pr = 700 の directly the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン (DNS) を lesson, periodic boundary condition を し た cube field に し seaborne て line っ た. Attention す る quantities は, velocity field (2 乗 が movement エ ネ ル ギ ー), salt 撹 disorderly (2 乗 が ポ テ ン シ ャ ル · エ ネ ル ギ ー), salt の straight フ ラ ッ ク ス, の spatial distribution と time - で あ る. Youdaoplaceholder0, それら <s:1> horizontal · vertical スペ ト ト <s:1> time variation を modulation べた. Youdaoplaceholder0 それによ, spatial structure and びそれに dependence on 応するスペ ト ト <s:1> <s:1> Fr を implications ら に に た た た. 2. The sink be 験 : velocity の PIV (particle portrait measuring method に よ る measuring を, Nd: YAG レ ー ザ ー を with い て line っ た. ま た, salt concentration field を LIF (レ ー ザ ー induced 蛍 light method) に よ っ て determination す る た め, even 続 発 vibration の solid レ ー ザ ー (532 nm) を new た に import し, そ の excitation wavelength of 532 nm に 応 seaborne す る 蛍 light dye と し て ロ ー ダ ミ ン 6 g を with い る た め の ready to be 験 を line っ た. 3 Theory analytic: パ ッ シ ブ ス カ ラ ー に masato す る theory で あ る power with others (1959) theory of の と の linear analytical を, buoyancy を っ た ス カ ラ ー の is す る into layer turbulence の occasions に company, zhang す る こ と を try み た.

项目成果

温度成層流体におけるパッシブスカラーの乱流拡散

温度分层流体中被动标量的湍流扩散

• 发表时间: 2021
• 作者: 沖野真也;花崎秀史
• 通讯作者: 花崎秀史

塩分成層流体中の格子乱流とそのフルード数依存性について

盐层流体中的晶格湍流及其弗劳德数依赖性

• 发表时间: 2021
• 作者: 水上奏一郎;沖野真也;花崎秀史
• 通讯作者: 花崎秀史

密度成層流体中を鉛直移動する球による渦度生成の数値解析

密度分层流体中垂直运动球体产生涡量的数值分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 冨田マンタ;安田達哉;沖野真也;花崎秀史
• 通讯作者: 花崎秀史

Density distribution in the flow past a sphere descending in a salt-stratified fluid

• DOI: 10.1017/jfm.2021.758
• 发表时间: 2021-09
• 期刊: Journal of Fluid Mechanics
• 影响因子: 3.7
• 作者: S. Okino;Shinsaku Akiyama;Koki Takagi;H. Hanazaki

成層せん断乱流の発達と減衰

分层剪切湍流的发展和衰减

• 发表时间: 2021
• 作者: Ayush Parajuli; 中村葵;沖野真也;花崎秀史
• 通讯作者: 花崎秀史