理論応用力学講演会 講演論文集
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第55回理論応用力学講演会　講演論文集
選択された号の論文の340件中251～300を表示しています
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OS2-2：風応答・風環境の予測・制御２
OS2-3：風応答・風環境の予測・制御３
  • 風により飛散に至る瓦に発生する振動に関する研究
    難波 礼治, 岡本 覚, 奥田 昭博, 西村 美幸, 芝尾 宜秀
    セッションID: 3D13
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.55.0.252.0
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    本研究では,耐風性に優れた瓦の開発や施工方法を確立することを目的として風が実物瓦に及ぼす応答特性を解析した．瓦が風の影響を受けて飛散する前兆現象，すなわち動揺(がたつき,振動)に着目し，実際の台風を想定した風洞装置と実物瓦を用いて風洞実験を行った．加速度センサを瓦裏面へ取り付け，加速度波形の時間変化を計測した．同時に高速度カメラによる瓦の振動及び口開け現象を撮影し，映像と加速度波形の関連付けを試みた．その結果, 流れにより誘起される瓦の振動発生の機構や口開け現象について新たな知見を得ることが出来た．
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  • 球形ドームの外装材用風荷重評価システム
    植松 康, 鶴石 楽, 本郷 剛
    セッションID: 3D14
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.55.0.253.0
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    空力データベース、ニューラルネットワーク、時刻歴シミュレーションを用いて、球形ドームの外装材設計用風荷重を合理的に評価するシステムを提案した。このシステムは、多点風圧測定に基づく風圧の統計値(平均、標準偏差、skewness、kurtosis)のデータベース、様々な気流、任意形状、任意点における上記統計値を推定するニューラルネットワーク、並びに、非正規過程のシミュレーションより構成される。実験結果との比較により、ピーク風圧係数など、各種係数が精度よく評価できることを確認した。更に、レインフロー法や極値解析を組み込むことにより、外装材の疲労設計や信頼性設計にも適用可能であることを示した。
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  • 低層建物の風荷重の組合せに関する研究
    菊池 浩利, 田村 幸雄, 日比 一喜
    セッションID: 3D15
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.55.0.254.0
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    屋根，壁面に作用する風圧力は，空間積分の結果，風方向風力，風直角方向風力，鉛直方向風力，風方向転倒モーメント，風直角方向転倒モーメントおよびねじりモーメントとして建物フレームに作用する。耐風設計では，実際の最大風荷重効果を反映するため，これらの風力成分の組合せを考慮する必要がある。筆者らは低層に作用する準静的な風荷重，共振成分を考慮した風荷重によって生じる部材の最大軸応力度から風力の組合せの検討を行った。
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  • PIV測定結果に基づく振動角柱に作用する揚力特性の評価
    喜々津 仁密, 奥田 泰雄, 神田 順
    セッションID: 3D16
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.55.0.255.0
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    本研究では，振動する三次元角柱の後流域を対象として，Dynamic PIVにより測定した変動流速場から当該角柱に作用する揚力特性を評価した．POD解析によって代表的な構造を抽出し，揚力形成に寄与する循環の領域を特定して得られた変動揚力は，振動変位との位相差が既往の強制振動実験に基づく結果と同様の傾向を示すことがわかった．また接近流の乱れの程度によって，変動揚力の時刻歴の性状が異なることを明らかにした．今後，本研究の結果を，三次元振動角柱と後流振動子でモデル化した後流域との相互作用現象の記述に反映させる予定である．
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OS2-4：風応答・風環境の予測・制御４
GS4：固体‐流体連成
  • 超大型浮体構造物の流力弾性応答における平板モデル化に関する研究
    安澤 幸隆, 平野 晃貴
    セッションID: 3D23
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.55.0.260.0
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    超大型浮体構造物（VLFS）は、流力弾性解析を行う必要があることがこれまでの研究でわかっている。ポンツーン型VLFSの流力弾性解析の多くは、浮体構造部分を等方性平板として扱っているが、実構造では、直交するバルクヘッドおよび一方向補強板で構成された構造となっているため、方向によって剛性が異なる直交異方性を有する。本研究では、まず、ポンツーン型VLFSと等価な曲げ剛性およびねじり剛性を有する平板へのモデル化について検討した。次にこれまで試設計されたポンツーン型VLFSの異方性を調査した上で、直交異方性が流力弾性応答に及ぼす影響について数値計算によって検討を行った。さらに、直交異方性平板とほぼ等価な等方性平板の応答との比較を行い、実構造において等方性平板にモデル化することの妥当性とその限界について検討を行った。
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  • 船舶に作用する非線形波浪荷重の一計算法について
    三上 隆, 柏木 正
    セッションID: 3D24
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.55.0.261.0
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    船舶に作用する波浪荷重を求めるための簡便な計算法として微小入射波に対する流体力を仮定するストリップ法(例えばSalvesenら)が用いられてきた。しかし、微小振幅仮定のため、大波高時のフレアを有する船首尾の影響や、スラミングの影響などを考慮することができなかった。実用的な大波高の計算法として非線形ストリップ法が山本ら、Fonsecaらによって提案されたが、流体力の周波数依存性や、喫水変動を無視しているなどの問題があった。
    本講演では、時々刻々の喫水変動を考慮した流体力のメモリ影響を用いた計算法を示す。喫水一定の流体力の場合の結果と、スラミング発生時の実験結果、今回の計算法の比較を行い、妥当性を示す。
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  • 流体構造連成解析による2次元羽ばたき運動シミュレーション
    山田 知典, 吉村 忍
    セッションID: 3D25
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.55.0.262.0
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    昆虫が持つ優れた飛翔能力を模倣した小型人工飛翔体による環境モニタリング・救命活動に大きな期待が寄せられている．生物の飛翔原理は高効率で無駄のないものであると考えられており，その飛翔原理の究明が急がれている．本研究では流体構造連成解析を用いることにより，羽ばたき運動時の羽の弾性変形まで考慮した羽ばたき運動のシミュレーションを行い，羽ばたき運動による飛翔に対する考察を行う．
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  • 地球大気圏再突入体のアブレーションを伴う融合衝撃層の多温度解析
    舩津 賢人, 白井 紘行, 小花 慎吾
    セッションID: 3D26
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.55.0.263.0
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    　地球大気圏に極超音速で再突入する物体周りの流れを、アブレーションを伴う拡張融合衝撃層理論により解析した。解析では、物体壁面に炭素アブレーション材料を仮定し、アブレーションにより噴き出す化学種を含めた１６化学種モデルを用いた。また、４温度モデル（重粒子並進温度、分子回転温度、分子振動温度、電子温度）に基づき、一様流と物体壁面を境界条件とした二点境界値問題として岐点領域の流れの諸物理量について解析を行った。炭素アブレーションにより、衝撃層の厚さは増加し、物体が受ける加熱量を低減することが示唆された。
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OS4-1：重厚長大技術分野における材料力学研究の新展開１
OS4-2：重厚長大技術分野における材料力学研究の新展開２
  • 多結晶金属材料の微視的不均一変形のモデル化
    今谷 勝次
    セッションID: 3D35
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.55.0.272.0
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    多結晶金属材料の巨視的非弾性変形ならびに損傷プロセスについて，微視的な観点からモデル化することを目的として，単純立方晶の異方性塑性理論とひずみ勾配理論を導入した現象論的非弾性構成式を用いて，３次元有限要素法によって変形の不均一性とそれに伴うひずみの集中を検討した．ボロノイ多面体を用いた不均質材料モデルによって，多結晶体の構築を試み数値解析によって，微視的不均質性と巨視的な変形について議論した．
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  • 鉛フリーはんだ用材料モデルの新しい陰的積分法
    赤松 聖文, 中根 和彦, 大野 信忠
    セッションID: 3D36
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.55.0.273.0
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    材料モデルの陰的積分法の構築方法にはおもに2つあり，一つはスカラー値方程式に帰着する方法，もう一つは線形化による方法である．小林らは鉛フリーはんだ用構成式を2つのスカラー値方程式に帰着させて陰的積分法を構築した．しかし，2つのスカラー値方程式を同時に解く必要があるため，プログラムが煩雑になるという問題があった．本研究では，線形化の手法を用いて鉛フリーはんだ用材料モデルの新しい陰的積分法を構築した．この結果，式展開およびプログラムが簡潔になった．つぎに，その妥当性を調べるために，鉛フリーはんだの試験結果に基づいて検討したところ，陰的積分の精度が非常に優れていることがわかった．
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  • 構造材料における応力腐食割れのモンテカルロシミュレーション
    東郷 敬一郎, 小粥 宣拓, 中山 元, 平野 隆
    セッションID: 3D37
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.55.0.274.0
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    構造用金属材料における応力腐食割れ(SCC)は，材料，応力，腐食性環境の組合せで，微小き裂の発生，合体，き裂進展，多数の大き裂の形成により起こる．本研究では，SCC挙動のモンテカルロシミュレーションが提案された．与えられた解析領域に微小き裂発生可能数が設定され，全てのき裂に対する発生時間が指数分布に基づく乱数により割り当てられ，き裂発生の位置と長さは一様乱数と正規乱数により割り当てられた．き裂の合体と進展は確定的過程とし，破壊力学の概念に基づいて決定された．SUS304の高温純水中のSCC挙動を解析した結果，シミュレーション結果は実験結果をよく再現しており，SCC寿命評価に有効であることが示された．
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  • 電磁気的測定によるステンレス鋼の疲労損傷の非破壊評価
    中曽根 祐司, 岩崎 祥史
    セッションID: 3D38
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.55.0.275.0
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    SUS304鋼は、通常、室温・大気中で非磁性的特性を示すが、大きな応力や変形を受けると、塑性誘起マルテンサイト変態によって磁性体に変化することが知られている。本研究では、この現象を利用して、疲労を受けるSUS304鋼中のき裂近傍で変態したマルテンサイト量を定量的に測定することにより、疲労損傷を非破壊的に評価することを試みた。そのため、まず、室温・大気中でSUS304鋼非貫通き裂材の疲労き裂進展試験を行い、各種の電磁気学的方法により、疲労き裂近傍に誘起されたα'マルテンサイト相の変態率の空間分布およびα'相によって誘起された漏洩磁束密度の分布を定量的に求める方法を確立した。次に、漏洩磁束密度分布とα'相変態率の空間分布および応力拡大係数との関係を調べ、最外郭の磁束密度のピーク間距離とき裂表面長との間に直線関係が成立すること、また磁束密度の最大値と最小値は、ともに、き裂表面および最深点における応力拡大係数の最大値と良好な直線関係が成立することを見出した。本研究で提案する方法により、電磁気的測定により、ステンレス鋼の疲労損傷の非破壊評価非破壊評価が可能であることを示した。
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  • 有限要素法によるボルト・ナット締結体のゆるみ機構の解明とゆるみ止め部品の性能評価
    木村 成竹, 泉 聡志, 酒井 信介
    セッションID: 3D39
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.55.0.276.0
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    ボルト締結体はメンテナンスのためのとりはずしが低コストで容易なことから、機械構造物に広く用いられている。本論文では、ボルト締結体の締め付け及びゆるみのメカニズムについて三次元有限要素法により明らかにした。結果を材料力学ベースの従来の理論式と比較し、締め付けについては従来式が締め付けトルクを過大評価していること、荷重分担率がボルトの突き出しにより異なること、従来ゆるみの発生点と考えられてきた座面すべりの条件よりも、半分程度小さい荷重でゆるみが発生することがわかった。また、座金やフランジナットのゆるみ止め効果についての評価も行った。
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  • 繰返し接触荷重を受けるサーメット溶射皮膜のはく離強度評価
    李 成為, 加藤 昌彦, 中佐 啓治郎
    セッションID: 3D40
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.55.0.277.0
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    焼なまし処理または焼入れ焼戻し処理したSKD5工具鋼試験片に，WC-Coサーメット高速フレーム溶射を行った。この試験片に，繰返し圧縮荷重，ころがり荷重およびすべり摩擦荷重を加え，引張り試験法およびエッジインデント法により，はく離強度を測定した。その結果，いずれの場合にも，繰返し接触荷重によりはく離強度が低下するが，その程度は焼入れ焼戻し試験片よりも焼なまし試験片の方が大きいこと，皮膜に加わる垂直応力が同じ場合には，すべり荷重が加わる場合に最も低下の程度が大きく，ころがり荷重，圧縮荷重の順に小さくなることが分かった。このことは，界面の繰返しせん断応力も界面強度の低下に大きく影響することを示している。また，これらの実験結果は，有限要素解析による計算結果と対応している。
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  • 閉じたき裂面からの超音波散乱波の向上と非破壊評価
    燈明 泰成, 坂 真澄
    セッションID: 3D41
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.55.0.278.0
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    閉じたき裂の超音波応答を向上させるための熱応力の利用について記述する。疲労き裂を導入したステンレス鋼製平板試験片を局所的に冷却し試験体内部に熱応力を発生させたところ、通常は識別が困難であったき裂面からの超音波散乱波の強度が大幅に向上し、これを明瞭に確認することができた。またこの超音波散乱波の向上は破面の接触形態の変化により熱応力消失後も数時間持続した。幾何学的な超音波伝搬モデルよりき裂面からの散乱波を利用したき裂深さの評価法を提案し、これにより疲労き裂深さの評価を行ったところ、評価値と実測値とはよく一致した。
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  • 長大構造物に対するガイド波音速の導出
    林 高弘
    セッションID: 3D42
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.55.0.279.0
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    現在，国内には高度経済成長期に建設され，設計寿命を超えて使用されている構造物が数多くある．それらの検査にガイド波と呼ばれる超音波モードを用いる手法が期待されているが，鉄道レール，橋梁やビルなどの骨材に対するガイド波音速が理論的に決定できないという致命的な欠点がある．そこで，本研究では半解析的有限要素法を用いた数値計算により，ガイド波の音速（分散曲線）を導出する手法について述べる．半解析的有限要素法では，各モードの固有値として波数を得る固有値問題となっている．鉄道レールのような複雑断面部材の場合，断面要素分割を非常に多くする必要があり，固有値の計算時間が問題となったが，ここではArnoldi法を用いた反復型固有値計算手法を用いることで，精度のよい音速の導出が出来るようになった．
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OS1-1：地球流体力学１
  • Venus-like AGCMの中の定在波
    山本 勝, 高橋 正明
    セッションID: 3E01
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.55.0.280.0
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    簡略化された金星大気の大循環モデル(Venus-like AGCM)に標高データを与えて数値実験を行った。雲層上端（65-70 km）では100 m/sを超えるスーパーローテーションが再現される。この高速流はGierasch機構によって維持されている。下層大気では、地形を反映し、ＥＰフラックスの南北非対称が見られる。本講演では、位相速度が0 m/sの定在波に着目し、その構造やスーパーローテーション形成維持における役割について議論する。
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  • 金星大気大循環における多重解再現への試み
    城戸 敦誉, 和方 吉信
    セッションID: 3E02
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.55.0.281.0
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    金星は自転周期が243日と非常に自転速度の遅い惑星であるにも拘らず、高度約70km付近で100m/sにも達する高速の東西 風(スーパーローテーション)が存在する事が知られている。これは惑星表面の自転速度の約60倍もの速度である。しかしMatsuda(1980,1982)によると、現実の金星のような高速の東西風が存在するパラメータ領域でも、強い子午面循環と弱い東西流という全く異なった大気の循環が安定な解として存在しうることが示唆されている。本研究では、大気大循環モデル(CCSR/NIES AGCM5.4)を金星的 な条件に変更し、多重解の再現を試みた。
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  • 火星大気大循環モデルで表現されるダスト巻き上げと輸送
    高橋 芳幸, 林 祥介, 小高 正嗣, 大淵 済
    セッションID: 3E03
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.55.0.282.0
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    火星大気の熱ならびに循環構造を特徴付ける要因として大気中のダストがあるが, その供給過程は未だ良く理解されてはいない. この問題に対して, 我々は高解像度火星大気大循環モデルシミュレーションによってその描像を得ることを計画しており, 現在, 比較的低解像度(T79L48 と T159L48)での実験を予備的に行っている. モデルは, 地球シミュレータ用地球大気大循環モデル AFES の力学過程に, 我々が開発してきた火星大気大循環モデルの物理過程を導入したものである. T159L48 の実験では, 春と秋の極冠境界付近において傾圧波に伴った前線の発達が表現され, 対応してダストの強い巻き上げが見られた.
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OS1-2：地球流体力学２
  • 高速に回転する球面上の２次元順圧減衰性乱流
    竹広 真一, 山田 道夫, 林 祥介
    セッションID: 3E04
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.55.0.283.0
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    回転球面上での順圧 2 次元減衰性乱流のアンサンブル数値実験を, これまでよりも回転の大きな場合にまで行なった. これまでの研究結果と整合的な, 極での西向き周極流と中低緯度での縞状構造が出現し, 回転が大きくなるにつれてその幅がせまくなる様子が高回転状態でも確認された. しかししながら, これまで行なわれた回転の大きさよりも大きな状態での周極流の幅と強さの回転角速度との関係は, 無次元化された回転角速度が 400 以上の高回転状態で変化し, それぞれ回転角速度の -1/4 乗および 1/4 乗に比例することが見いだされた.
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  • パラメータ化された１次元モデルによるマグマ溜まり内の熱対流と地殻の熔融の数値計算
    藤坂 洋祐, 竹広 真一
    セッションID: 3E05
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.55.0.284.0
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    玄武岩質マグマのモホ面への貫入による地殻物質の部分熔融に対するマグマ溜り中の熱対流およびマグマ溜りとその周囲との境界面の移動の影響を, 対流をパラメータ化した1次元モデルを用いた数値実験で調べた. 対流のパラメタリーションにはマグマ溜り壁面での温度差の３分の４乗に熱フラックスが比例する法則を用いた. マグマ溜り周囲の熔融の計算にはエンタルピー法を適用した. 全体で厚さ１kmの１３００℃のマグマが貫入したのちの6万年間の時間積分の結果, 熱対流によって地殻が削られて境界が移動する場合は, 境界の移動を考慮しない場合に比べて地殻中に生成されるメルトの量が1/4程度まで少なくなることが示された. このことから熱伝導のみを考慮したこれまでの研究結果は境界面の移動を考慮して見直す必要がある.
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  • 回転半球面上の西岸強化流の安定性
    谷口 由紀, 山田 道夫, 石岡 圭一
    セッションID: 3E06
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.55.0.285.0
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    回転球面上の縦半球(境界が経度線と一致)において、強制風を与えた場合の2次元非圧縮性 Navier-Stokes 流を数値的に調べた。強制力が弱いと、安定な西岸強化流が形成されるが、強制力が大きくなるにつれて、流れ領域に振動が生じる。このときの振動振幅は強制力の大きさに依存することから、安定解はホップ分岐によって不安定化すると考えられる。また、不安定化の発生域は強制風によって変化することも報告する。
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  • 地衡流ジェットからできる渦列の統計理論
    伊賀 啓太
    セッションID: 3E07
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.55.0.286.0
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    ジェットが蛇行をはじめて最終的に渦列を形成する場合に、その渦の渦位分布や渦の間の間隔などを統計理論から考察した。簡単な順圧の準地衡流モデルで数値計算した結果をRobert and Sommeria (1991)による、混合エントロピー極大の条件から渦位分布を求める理論およびThess et al. (1994)による、これをジェットに適用した理論と比較した。理論的な関係は比較的よく満たされているが、ジェットの両サイドには渦の混合が及ばない領域の存在することがわかった。また、いくつかの保存量と渦列の間隔との関係についても計算を行った。
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OS12-1：室内実験による流体力学の研究１
OS12-2：室内実験による流体力学の研究２
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