内部重力波の遷移過程における熱・運動量輸送機構の解明

阐明内引力波转变过程中的热量和动量传输机制

• 批准号: 07650201
• 负责人: 蒔田 秀治
• 金额: $ 1.47万
• 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: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07650201/
• 关键词: 内部重力波; 熱・運動量輸送; 強安定成層流; 温度成層風洞; 二線式温度流速計; 温度擾乱; 励起; 制御

本研究室で開発した温度成層風洞の測定部に初期の速度・温度乱れが小さい強安定性層流(1200K/m)を実現し、その中で内部重力波を自然発生させた。本研究では整流胴内に金属細線(直径10μm,時定数5ms)を設置し、この内部重力波に正弦波的な微小温度擾乱を与えることにより、内部重力波の発生・発達・崩壊過程の制御を試みた。これまでの研究過程で本励起手法の可能性は実証されている。本研究では、この微小温度擾乱の励起周波数や励起強度などのパラメータを変化させることにより、それらが内部重力波の発達過程に与える影響を調べた。内部重力波による熱・運動量輸送に関する諸現象を、本研究室で開発した二線式温度流速計を用いた温度・速度の同時計測を通して解析した結果、以下に述べる結論を得た。(1)微小温度擾乱を与えることによって、流れ場の初期的な平均構造を変形させることなく内部重力波の発生・発達過程を促進することが可能である。(2)内部重力波は、発生・発達過程を経て非線形干渉によって崩壊し、波動のエネルギーが高周波の乱雑変動成分へと輸送され、内部重力波の発達が乱流遷移を促進することがわかった。(3)非励起時において内部重力波を構成する基本周波数成分の内の一つが十分に卓越している場合、その構成周波数は励起周波数に依存せず、基本周波数のエネルギーレベルのみが増加し、温度・速度場の変動エネルギーは、卓越周波数成分へと輸送されることがわかった。(4)内部重力波の構成周波数は、密度成層流中の平均速度勾配や平均温度勾配などの温度・速度場の平均特性により決定される。(5)内部重力波の振幅は、必ずしも励起強度に比例して増加せず、上限値が存在する。(6)微小温度擾乱を用いて内部重力波を励起しても、鉛直方向速度変動と温度変動間の位相差には影響を与えない。

This laboratory で open 発 し た temperature stratification early determination of wind tunnel の department に の speed, temperature disorderly れ が small さ い strong stability laminar (1200 k/m) を be し, そ の を で internal gravity wave in the natural born 発 さ せ た. This study で は に metal thin lines in the trunk of rectifier (10 microns in diameter, number 5 ms) を し, こ の internal gravity waves に sine wave な tiny disturbing を temperature with え る こ と に よ り, internal gravity waves の 発 raw 発 da 壊 caving process の suppression try を み た. Youdaoplaceholder6 れまで <s:1> research process で honri method <e:1> possibility real evidence されて る る る. Tiny temperature disrupt this study で は, こ の の wound up cycle for や wound up strength な ど の パ ラ メ ー タ を variations change さ せ る こ と に よ り, そ れ ら が internal gravity waves の に 発 da process with え る influence を adjustable べ た. Internal gravity waves に よ る hot, carry momentum transport に masato す を る various phenomena, this laboratory で 発 し た second line type temperature meter を with い た の temperature, speed and measuring を tong し て parsing し た results, the following に above べ る conclusion を た. (1) minor temperature disrupt を and え る こ と に よ っ て の れ, flow field of the early な average tectonic を - shaped さ せ る こ と な く internal gravity waves の 発, raw を 発 da process, promote す る こ と が may で あ る. (2) the internal gravity waves は, born 発 発 da process を 経 て nonlinear dry involved に よ っ て collapse 壊 し, volatility の エ ネ ル ギ ー が high frequency の disorderly 雑 - dynamic composition へ と conveying さ れ, internal gravity waves の 発 da が turbulence migration を promote す る こ と が わ か っ た. (3) when the excitation に お い て internal gravity waves を constitute す る basic cycle for composition の の within a つ が very に excellence し て い る occasions, そ の constitute a cycle for は wound up cycle for に dependent せ ず, basic cycle for の エ ネ ル ギ ー レ ベ ル の み が raised し, temperature, velocity の - move エ ネ ル ギ ー は, excellent cycle for composition へ と conveying さ れ る こ と が わ Youdaoplaceholder0 った. (4) The internal gravitational wave <s:1> constitutes the frequency や, the density is in the laminar flow, the <s:1> average velocity coordination や, the average temperature coordination な な, and the <s:1> temperature and velocity field <e:1> average characteristics によ and determine the される. (5) The amplitude of the internal gravity wave て, the inevitable ず of the <s:1> excitation intensity に of the <s:1> increases せず, and the upper limit value が exists する. (6) small temperature disrupt を with い て internal gravity waves を wound up し て も, vertical direction speed - move と temperature variations between の bit differ に は influence を and え な い.

项目成果

蒔田秀治・他2名: "内部重力波に及ぼす温度擾乱の影響" 日本流体力学会誌"ながれ"別冊. 14. 121-124 (1995)

Hideharu Makita 等 2 人：“温度扰动对内部引力波的影响”日本流体力学学会杂志“Nagare”特刊 14. 121-124 (1995)。

蒔田秀治・他3名: "内部重力波の発達・崩壊過程に関する実験的研究" 日本機械学会第73期通常総会講演論文集. (発表予定).

Hideharu Makita等3人：《内引力波发展和衰变过程的实验研究》日本机械工程学会第73届年会论文集（待发表）。

蒔田秀治,大庭勝久: "強安定成層流中の内部重力波の制御" 航空技術研究所特別資料. (発表予定).

牧田秀晴、大场克久：《强稳定分层流中的内引力波控制》航空技术研究所专用资料（待出版）。