Study on cloud turbulent mixing and cloud microphysical processes by large scale numerical simulation
Study on cloud turbulent mixing and cloud microphysical processes by large scale numerical simulation
批准号:
20H00225
负责人:
後藤 俊幸
金额:
$28.7万
依托单位:
依托单位国家:
日本
项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份:
2020
资助国家:
日本
项目状态:
未结题
起止时间:
2020-04-01 至 2025-03-31
中文摘要
雲粒子生成の核となるエアロゾルの乱流輸送、雲粒子成長の源である過飽和度の乱流混合輸送、そして乱流の特性を表す最も重要な特性量であるエネルギー散逸率とエンストロフィー(渦度の2乗)の揺らぎを表す確率分布関数(PDF)について、理論および大規模シミュレーションを駆使した解析を行った。エアロゾルは、分子拡散が無視できるシュミット数無限大のスカラーとみなせる。このエアロゾルの空間揺らぎのスペクトルを数値的にシミュレーションすることには大きな困難を伴う。無限小サイズの流体粒子に仮想的なスカラー量を担わせるとともに、それが固有の特性時間でもって周囲の環境に応答するという数値モデルを導入し、これによって高レイノルズ数乱流により輸送される無限大シュミット数のスカラー分散スペクトルを計算することに成功し、乱流理論と一致する結果を得、さらにスペクトル強度を決めるバチェラー定数をも得た。 一方、エアロゾル周囲の過飽和度は、エアロゾルの数密度に依存する特性時間でもってその揺らぎの振幅が変動する。この過飽和度揺らぎのスペクトルには2つのk^{-5/3}領域が存在することが昨年度までの理論研究により示されていたが、大規模シミュレーションにより、理論と一致する2つのべき的スペクトルの存在を得ることに成功した。乱流におけるエンストロフィーのPDFのすそ野はエネルギー散逸率のそれよりも常に長い。これは長い間謎とされてきた。理論的解析および多数の大規模シミュレーションを駆使することにより、2つのPDFがレイノルズ数とともにそのすそ野を広げてゆくこと、両PDFが引き延ばされたガンマ分布であること、そしてすそ野の長さの違いは、エネルギー散逸率とエンストロフィーの定義式における項の数の違いから生ずるものであることを理論的に示し、大規模シミュレーションでも確認され理論の正当性を確認した。
英文摘要
雲粒子生成の核となるエアロゾルの乱流輸送、雲粒子成長の源である過飽和度の乱流混合輸送、そして乱流の特性を表す最も重要な特性量であるエネルギー散逸率とエンストロフィー(渦度の2乗)の揺らぎを表す確率分布関数(PDF)について、理論および大規模シミュレーションを駆使した解析を行った。エアロゾルは、分子拡散が無視できるシュミット数無限大のスカラーとみなせる。このエアロゾルの空間揺らぎのスペクトルを数値的にシミュレーションすることには大きな困難を伴う。無限小サイズの流体粒子に仮想的なスカラー量を担わせるとともに、それが固有の特性時間でもって周囲の環境に応答するという数値モデルを導入し、これによって高レイノルズ数乱流により輸送される無限大シュミット数のスカラー分散スペクトルを計算することに成功し、乱流理論と一致する結果を得、さらにスペクトル強度を決めるバチェラー定数をも得た。 一方、エアロゾル周囲の過飽和度は、エアロゾルの数密度に依存する特性時間でもってその揺らぎの振幅が変動する。この過飽和度揺らぎのスペクトルには2つのk^{-5/3}領域が存在することが昨年度までの理論研究により示されていたが、大規模シミュレーションにより、理論と一致する2つのべき的スペクトルの存在を得ることに成功した。乱流におけるエンストロフィーのPDFのすそ野はエネルギー散逸率のそれよりも常に長い。これは長い間謎とされてきた。理論的解析および多数の大規模シミュレーションを駆使することにより、2つのPDFがレイノルズ数とともにそのすそ野を広げてゆくこと、両PDFが引き延ばされたガンマ分布であること、そしてすそ野の長さの違いは、エネルギー散逸率とエンストロフィーの定義式における項の数の違いから生ずるものであることを理論的に示し、大規模シミュレーションでも確認され理論の正当性を確認した。
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DOI:
--
发表时间:
2022
期刊:
影响因子:
--
作者:
[Hara Yuki, Mohit, Murakami Tatsuya, Migita Shinji, Ota Hiroyuki, Morita Yukinori, Tokumitsu Eisuke, T.Gotoh]
通讯作者:
T.Gotoh
National Center for Atmospheric Research/California Institute of Technology/University of Utah(米国)
国家大气研究中心/加州理工学院/犹他大学(美国)
DOI:
--
发表时间:
期刊:
影响因子:
--
作者:
[]
通讯作者:
U. Warsaw(ポーランド)
U.华沙(波兰)
DOI:
--
发表时间:
期刊:
影响因子:
--
作者:
[]
通讯作者:
超水滴法による雲の精密シミュレーション: 現状と展望
超水滴法云精确模拟:现状与展望
DOI:
--
发表时间:
2022
期刊:
影响因子:
--
作者:
[T. Yamagami, E. Segawa, K. Tanaka, T. Mihana A. Roehm, R. Horisaki, and M. Naruse, 島 伸一郎]
通讯作者:
島 伸一郎
Polymer scission in turbulent flows
湍流中的聚合物断裂
DOI:
10.1017/jfm.2020.1092
发表时间:
2021
期刊:
Journal of Fluid Mechanics
影响因子:
3.7
作者:
[Vincenzi Dario, Watanabe Takeshi, Ray Samriddhi Sankar, Picardo Jason R.]
通讯作者:
Picardo Jason R.
共 95 条
HIVのエンベロープ構造と機能
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批准号:04670282
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项目类别:Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
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资助金额:$0.9万
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财政年份:1992
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负责人:後藤 俊幸
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依托单位:
海外基金