安定成層流中における内部重力波の発生とその制御

稳定分层流中重力内波的产生与控制

• 批准号: 04650149
• 负责人: 蒔田 秀治
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04650149/
• 关键词: 成層流; 乱流; 混合層; 内部重力波; 遷移; 温度流速計

本研究の前段階で開発した温度成層形成装置を用いることにより、初めて風洞実験による内部重力波の自然発生・発達を可能とするような強安定成層流を実現した。本研究では、その自然発生した内部重力波の発生機構や制御の可能性に関する研究を行い、以下の結果を得た。1.熱線温度流速計の回路の改良やプリント基板化により計測システム全体の安定性、周波数応答範囲の拡大、低雑音化などをはかり、さらに信頼性の高い温度・速度変動の瞬間波形を得ることができた。その結果、局所的に大きな温度・速度匂配を有する成層流中の温度・速度場の特性を定量的に精度良く計測することができるようになった。2.ステップ状の温度分布を有する強安定成層流の混合層内に内部重力波を自然発生・発達させ、波動の発達過程やそれが熱・運動量輸送機構に及ぼす影響について調べた。その結果、(1)内部重力波の発生は混合層内に存在する極めて小さな撹乱によって制御されている。(2)内部重力波は下流に向かって発達する。(3)内部重力波は混合層の外緑に近づくにつれて周期性が保たれたまま、振幅は減衰する。(4)最下流での局所リチャードソン数Riは、混合層の外緑では大きくなり、Ri>1を越えるようになることが、実験的に証明された。このことは理論解析で予測された内部重力波の混合層内への吸収を示している。(5)内部重力波が存在する場合、レイノルズ応力および乱流熱流束の分布は、速度・温度匂配の分布形状と相似形にはならず、混合層の外緑近傍でピーク値を有する2つ山の分布形状になった。これは乱流輪送より内部重力波の伝播に伴う輪送の方が支配的となるためであり、波動が存在する場合には通常の匂配輸送モデルによってのみ熱・運動量輸送を評価することが危険であることを意味している。(6)乱流輸送方程式の生成項を求め、内部重力波が存在する場合の乱れの生成には温度・速度匂配の寄与が小さい。

In this study, the first stage of the development of temperature stratification device used in the first stage of wind tunnel development, internal gravity wave natural generation, development, strong stable laminar flow can be achieved. This study was conducted on the possibility of controlling the mechanism of natural generation of internal gravity waves. The following results were obtained. 1. The circuit of hot-wire thermometer is improved by substrate, and the stability of the whole measurement system, the high frequency response range, the low frequency response range, the high reliability, the high temperature and speed change, and the instantaneous waveform are obtained. The results show that the temperature and velocity distribution in the laminar flow is accurate and quantitative. 2. The temperature distribution of the temperature profile is strong and stable, and the internal gravity wave is naturally generated, generated, and generated in the mixed layer. The transmission process of the ratio is also affected by the heat and motion transmission mechanism. The results are as follows: (1) The generation of internal gravity waves and the existence of extremely small disturbances in the mixed layer. (2)Internal gravity waves flow downward. (3)The internal gravity waves are periodic and the amplitude decreases due to the mixing layer. (4)The lowest level of the game is the number of Ri, the mixed layer of the outer green is the number of Ri, Ri>1, the number of Ri, the number of Ri, the number of Ri The theoretical analysis of this problem predicts the absorption of internal gravity waves in mixed layers. (5)When internal gravity waves exist, the distribution of force and turbulent heat flux, the distribution shape of velocity and temperature distribution, and the distribution shape of mixed layer are different. This means that when turbulence is transmitted, internal gravity waves propagate, and rotation is controlled, the ratio exists, and the normal distribution and transportation are evaluated. (6)The generation term of turbulence transport equation is calculated. The generation of turbulence in the case where internal gravity waves exist is due to the temperature and velocity distribution.

项目成果

蒔田 秀治: "乱流・温度せん断場における速度・温度の計測" 第70期日本機械学会通常総会 講演論文集. (1993)

Hideharu Makita：“湍流和温度剪切场中的速度和温度的测量”日本机械工程师学会第 70 届年度大会记录（1993 年）。

蒔田 秀治: "温度流速計の高精度化(第2報,温度計の低周波位相補償回路および空間分解能の向上について)" 日本機械学会論文集B編. 58-554. 3100-3107 (1992)

Hideharu Makita：“提高温度电流计的精度（第二次报告，关于低频相位补偿电路和温度计空间分辨率的改进）”日本机械工程师学会会刊，卷 B. 58-554。 (1992)

H.Makita: "Spontaneous Generation of Internal Gravity Wave in a Wind Tunnel" IMA Conf. Proc. Series, Oxford Univ. Press, to be published.

H.Makita：“风洞中内部重力波的自发产生”IMA Conf。