波浪を介した大気海洋間運動量輸送の数値的研究

海洋-大气动量通过波浪传递的数值研究

• 批准号: 22K20385
• 负责人: 藤原 泰
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-08-31 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20385/
• 关键词: 波浪; 大気海洋相互作用; 数値シミュレーション; 境界層乱流

2022年度は、本研究の基盤となる大気・海洋結合波解像数値モデルの開発に取り組んだ。まず、境界追従座標系に基づく離散化のもと気液2相流のNavier-Stokes方程式を解く定式化を構築した。その中で、圧力変数を従来の通り格子中心に配置するだけでなく、気液境界面にも未知変数として設定することで、境界面変位の運動学的接続条件が高精度に満たされるような工夫を行った。考案した計算スキームの有効性を検証するために、開発が容易なインタプリタ言語でプロトタイプモデルを構築し、理論的に振る舞いがわかっているケースを用いたベンチマーク試験を行った。その結果、界面重力波・Kelvin-Helmholtz不安定の線形分散関係や、風波発達の理論的説明として有力視されているMilesの不安定機構が、リーズナブルな時空間解像度で高精度に再現されることを確認した。これは、境界追従座標の採用と、圧力解法における運動学的接続条件の要求によって、比較的粗い空間解像度でも空気と水の分布の数値的拡散が抑えられたためと考えられる。プロトタイプモデルで計算スキームの有効性が確認されたことから、コンパイラ言語を用いた本番モデルの構築を開始し、おおむね完成までこぎつけた。その中で、大気・海洋結合による大気乱流への影響を明快にするために、下端境界条件として波運動を与える大気側単体の波解像数値計算の設定も行えるようなモデルにするという方針を立て、定式化開発・実装を行った。これによって、大気・海洋運動の双方向相互作用の効果の有無を切り替えた対照実験が行えるほか、必要に応じて海洋側の運動を計算するコストを削減でき、より多様な数値シミュレーションが行えるようになる。上記の成果は、随時国内の研究集会・学会で報告を行っている。

In 2022, となる, the <s:1> disk of this study となる the data value of the combined wave resolution of the large ocean-ocean モデ the <s:1> development に and the となる group んだ. ま ず, state after 従 coordinates system に づ く discretization の も と 気 liquid two phase flow の を Navier - Stokes equations solution く demean を build し た. そ の で, pressure variations for を 従 to の り grid center に configuration す る だ け で な く, 気 fluid boundary surface に unknown も - と し て set す る こ と で, boundary surface - a の kinematics 続 conditions が high-precision に against た さ れ る よ う な time line を っ た. Test case し た computing ス キ ー ム の have sharper sex を 検 card す る た め に, open 発 が easy な イ ン タ プ リ タ words で プ ロ ト タ イ プ モ デ ル を constructing し, theory of vibration に る dance い が わ か っ て い る ケ ー ス を with い た ベ ン チ マ ー ク test line を っ た. そ の results, interface gravity waves, Kelvin - Helmholtz instability の linear dispersion masato や, storm 発 da の theory instruction と し て powerful visual さ れ て い る Miles の unrest が, リ ー ズ ナ ブ ル spatial resolution な で high-precision に reappearance さ れ る こ と を confirm し た. こ れ は, state after 従 coordinates の と, pressure solution に お け る の 続 conditions of kinematics of requires に よ っ て, comparison of coarse い spatial resolution で も empty 気 の と の water distribution company, scattered が suppression of the numerical え ら れ た た め と exam え ら れ る. プ ロ ト タ イ プ モ デ ル で computing ス キ ー ム の have sharper sex が confirm さ れ た こ と か ら, コ ン パ イ を ラ words with い た this transgressions モ デ ル の constructing を start し, お お む ね complete ま で こ ぎ つ け た. そ の で, big 気 ocean in combining に よ る big 気 turbulence へ の influence を lively に す る た め に, the bottom boundary condition と し て wave motion を and え る 気 large lateral の 単 body wave solutions as the numerical computing の setting も line え る よ う な モ デ ル に す る と い う policy を て, demean the 発 · be loaded を bank っ た. こ れ に よ っ て, big 気 Marine sports の interaction between the two sides to の sharper cut fruit の presence of を り for え た polices according to be 験 が line え る ほ か, necessary に 応 じ て ocean side の movement を calculation す る コ ス ト を cut で き, よ り many others な the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン が line え る よ う に な る. Record the <s:1> achievements で and report を at domestic <s:1> research conferences and societies at any time って る る.

项目成果

界面追従座標に基づく気液結合境界層数値モデルの開発

基于界面跟踪坐标的气液耦合边界层数值模型的建立

• 发表时间: 2023
• 作者: Tomoya Naito;Gianluca Colo;Haozhao Liang;Xavier Roca-Maza;and Hiroyuki Sagawa;内藤智也;Tomoya Naito;辻直希;Tomoya Naito;Keita Mizukoshi;辻直希;Tomoya Naito;辻直希;Tomoya Naito;Naoki Tsuji;内藤智也;Alexandre Cauquoin;Alexandre Cauquoin;Alexandre Cauquoin;Estimating electrical resistivity and tortuosity of sandstone using digital rock physics;Yuya Nakamura for GRAINE Collaboration;Yuya Nakamura for GRAINE Collaboration;藤原泰
• 通讯作者: 藤原泰

大気海洋結合境界層数値モデルの開発

大气-海洋耦合边界层数值模型的研制

• 发表时间: 2022
• 作者: Fujiwara;Y.;Waseda;T.;Kodaira;T.;Nose;T.;Katsuno;T.;Sato;K.;藤原泰;藤原泰
• 通讯作者: 藤原泰

ミクロスケール大気海洋相互作用の研究のための波解像二相数値モデルの開発

开发用于研究微尺度大气-海洋相互作用的波分辨两相数值模型

• 发表时间: 2023
• 作者: Fujiwara;Y.;Waseda;T.;Kodaira;T.;Nose;T.;Katsuno;T.;Sato;K.;藤原泰
• 通讯作者: 藤原泰

波浪境界層の直接計算のための気液非静力学モデルの開発

开发用于直接计算波边界层的气液非静水力模型

• 发表时间: 2022
• 作者: Fujiwara;Y.;Waseda;T.;Kodaira;T.;Nose;T.;Katsuno;T.;Sato;K.;藤原泰;藤原泰;藤原泰
• 通讯作者: 藤原泰

Laboratory experiment of ice group formation under waves

波浪作用下冰团形成的室内实验

• 发表时间: 2023
• 作者: Yasushi Fujiwara;Takuji Waseda;Tsubasa Kodaira;Takehiko Nose;Tomotaka Katsuno;Koya Sato
• 通讯作者: Koya Sato