著者らは過去に有限深さ流路内の2次元丘陵地形を過ぎる安定成層流 (0<K≦3) に関して, 差分法に基づいた直接数値シミュレーション (DNS) とラージ・エディ・シミュレーション (LES) を行い, 地形周辺流れを詳細に検討してきた.ここで, Kは無次元成層パラメータでK=NH/πU, Nはブラントバイサラ振動数, Hは流路深さ, Uは地形への一様近寄り流速, hは地形高さである.これらのシミュレーションでは丘陵地形の表面にのみ粘着条件を課し, 地形を除く上流と下流の地面上と流路の上部境界上には滑り条件を課した.これは地形以外の境界上に発達する境界層や地形背後に形成される剥離泡 (再循環領域) からの大規模渦放出の影響を避け, より単純化した状況にあるcolumnar disturbanceや風下波の挙動について調べるためである.これにより丘陵地形周辺に出現する非定常流れのメカニズムを解明した.
本研究では地面粘着条件を考慮してReynolds数Re=2000でDNSを行った.速度場, 一様流速Uからのずれを表す速度場, 渦度場に対する可視化を行い, 地形の抗力係数の時系列などを示した.これらの計算結果を用い, 特に弱安定成層流れ (0≦K≦1) において, 地形背後の非定常な剥離・再付着現象に対する安定成層の効果を解明した.また強安定成層流れ (1<K≦2) においては, 地形上流と下流地面上に滑り条件を課した過去の研究と同様, 丘陵地形周辺に出現する非定常流れとcolumnar disturbanceの挙動との関係を明らかにした.

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流体の粘性率が指数関数型の温度依存性をもつ場合について, 2次元の定常ベナール対流の数値計算をおこなった.計算領域のアスペクト比は3～10, 上下の境界での粘性率比は1～e⁸, レイリー数は3000, プラントル数は10⁸とした.アスペクト比と粘性率比が大きくなると, 水平サイズがまちまちの対流ロールが混在する乱れた定常対流パターン (いわゆる空間カオス) が発生することが示された.

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従来使用されている壁面せん断応力計測用平面型熱膜計 (以下せん断応力計) の時間応答を調べた.水槽でせん断応力計の校正実験を行った後に, せん断応力計を通過する十分に発達している乱流境界層の粘性底層内の主流方向流速とせん断応力計による壁面せん断応力の同時計測を行った.そして, 粘性底層内速度こう配から求めた壁面せん断応力とせん断応力計によって求めた壁面せん断応力間の位相ずれ及び相互相関から, せん断応力計の時間応答を調べた.その結果, せん断応力計が乱流の組織運動の有力な検出手段になることが明らかになった.

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海岸松林周辺の風速・塩分濃度に関する数値モデルについて論じている.数値モデルは, κ-∈モデルを基礎とし, 乱流エネルギーが森林ドラッグによって低周波帯から高周波帯に変換される効果を代表する新たなパラメータC_4∈を∈方程式の生成項に含めている.また, 方程式系は地形に適合する一般曲線座標によって表されている.シミュレーションの結果は主流方向および鉛直方向の観測データの分布傾向にほぼ一致する.しかし, 斜面頂上および樹冠部付近で観測された極大風速は再現されていない.また, シミュレーションは林後方における停滞あるいは逆流領域の広がりの規模がC_4∈にかなり依存することを示している.

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The effect of continental plates with large horizontal sizes on mantle convection is investigated by the use of a two-dimensional Boussinesq fluid model. A continental plate is realized as a rectangular zero-velocity region near the upper surface of the model domain with the aspect ratio of 12. Numerical results show that the convection cells extending over the regions below and outside the plate are horizontally elongated and upwellings exist below the center of the plate when Ra=10⁵ and 10⁶. However, in the case of Ra=10⁴, the aspect ratio of the convection cell is nearly 1 and an upwelling exists below the margin of the plate.
By applying the boundary layer theory to the case of convection beneath the plate, the maximum horizontal size of the convection cell is predicted. It is shown that the convection cells with larger horizontal scale can emerge for the larger Rayleigh numbers, which is consistent with the results of numerical experiments.
The results suggest that an upwelling of the convection cell extending over the margin of a superontinent can be generated beneath the center of the continent in the case of whole mantle convection, however, in the case of upper mantle convection, an upwelling appears beneath its margin.

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