風波界面下の乱流構造とスカラーフラックスのモデル化

风波界面下的湍流结构和标量通量建模

• 批准号: 05216208
• 负责人: 小森 悟
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05216208/
• 关键词: 風波界面; 乱流構造; 物質移動; 炭素収支; 大気・海洋の相互作用

大気・海洋間での炭酸ガスの交換速度を正確に評価することは、二酸化炭素による地球の温暖化を予測するうえで、さらには、海洋表層の生物等を利用した炭酸ガスの固定化技術の効率評価を行ううえで極めて重要である。しかし、流体力学の知識の全く欠けた海洋化学者によりこれまで炭酸ガスの交換量評価に関する研究が行われてきたため、その交換係数(ピストン速度)を風速やウインドシアーの比例関数で強引に相関する方法がとられており、その妥当性については物理的に検討されていない。そこで、本研究では炭酸ガスの交換速度を風波水槽を用いた室内実験により測定し、その測定結果を基にして大気・海洋間での炭酸ガスの交換機構を海洋表層の乱流構造と関連づけて流体力学的に解明することにより、現実の大気・海洋間での炭酸ガスの交換速度を評価することを目的とした。本年度は風波乱流水槽を改良し、2〜20m/sの風速範囲で風を吹かせて炭酸ガスの放散実験を行うことにより、炭酸ガスの交換速度を測定し、その結果が従来の測定結果と全く異なることを示した。また、実際の大気・海洋間での炭酸ガスの交換速度の評価を行うためには海水中に含まれる物質が風波界面を通しての炭酸ガスの交換速度に及ぼす影響を明らかにしなければならないが、これについては、自然海水を満たした振動格子乱流水槽を用いて炭酸ガスの吸収実験を行うことにより、水道水の場合の交換速度と自然海水の場合の交換速度との間には大きな差があり、海水の場合の交換速度は水道水の場合の約半分にまで減少することを明らかにした。また、海水の場合にも水道水の場合と同様に表面更新の概念が成立することがわかった。さらに従来の温暖化予測モデルにおいては大気・海洋間での炭酸ガスの交換量をかなり過小評価している危険性があることが明らかになった。

The rate of exchange of carbonic acid between the ocean and the ocean is correct. Evaluation of carbon dioxide and carbon dioxide. Prediction of global warming. It is very important to evaluate the efficiency of carbonic acid immobilization technology for water, water, and marine surface organisms. The knowledge of fluid mechanics is completeガスのExchange amount evaluation価に关する Researchが行われてきたため、そのExchange coefficient (ピストンspeed) をwind speed やウインドシアーのratio off number でstrong lead にrelated する方法がとられており, そのproperity についてはphysical に検question されていない.そこで, This study is based on the measurement results of the exchange rate of carbonic acid in the water tank and the indoor water tank, and the results of the measurement of the carbonic acid exchange rate between the sea and the sea. The connection between the turbulent structure of the ocean surface and the explanation of hydrodynamics and the present実の大気・ Ocean between でのcarbonic acid ガスの exchange speed を Comment 価 することをpurpose とした. This year, the wind and wave turbulence water tank has been improved, and the wind speed range of 2~20m/s has been improved.うことにより, carbonic acid ガスの exchange rate measurement し, その results が従来のmeasurement results と全くdifferent なることをshow した.また、実界の大気・ でのcarbonic acid ガスの Exchange speed between oceans のreview価を行 うためにはにcontaining まれるmatter in sea water がWind wave interface を通してのcarbonic acid ガスの exchange speed に and ぼす influence を明らかにしなければならないが, これについては, natural sea water を満たした vibration Grid turbulent flow tank is used to absorb carbonic acid and absorb water, and exchange speed for water channel water and natural sea water. The exchange speed of the sea water is about half a minute, and the exchange speed of the sea water is about half a minute.また、seawaterのoccasionにも水道水のoccasionと同様にsurface renewal conceptがestablishedすることがわかった.さらに従来のWarmth Prediction モデルにおいては大気・ Ocean でのcarbonic acid ガスのThe amount of exchange is too small and the evaluation is too small.

项目成果

小森 悟: "大気・海洋間での物質の交換機構について" 日本海水学会誌. 47. 59-66 (1993)

小森悟：《论大气与海洋之间的物质交换机制》日本海水学会杂志 47. 59-66 (1993)。

S.Komori: "Turbulence structure and mass transfer across a sheared Air-Water interface in wind-driven turbulence" J.Fluid Mech.249. 161-183 (1993)

S.Komori：“风驱动湍流中剪切空气-水界面的湍流结构和质量传递”J.Fluid Mech.249。

S.Komori: "Direct numerical simulation of three-dimensional open-channel flow with zero-shear gas-liquid interface" Phys.Fluids A. 5. 115-125 (1993)

S.Komori：“零剪切气液界面三维明渠流动的直接数值模拟”Phys.Fluids A. 5. 115-125 (1993)

S.Komori: "Turbulence structure and heat and mass transfer mechanism at a gas-liquid interface in a wind-wave tunnel" Appl.Sci.Res.51. 423-427 (1993)

S.Komori：“风波隧道气液界面的湍流结构和传热传质机制”Appl.Sci.Res.51。