雪氷

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流下方向に発達過程にある水平床上の吹雪の流動特性を明らかにするため,k-ε乱流モデルを用いて解析を行った.吹雪流は様々な幾何学的形状の条件で発生し得るが,ここでは式の展開にあたって,最も単純な流れを考え,一定角度の傾斜面上での吹雪流に限定した.偏微分方程式の離散化手法としてはSIMPLE法を採用した.数値解析による水平床上での風速分布,飛雪流量分布等の平均流特性について考察した.また,数値解析で得られた乱流特性量である,乱れエネルギー,粘性消散率,渦動粘性係数の分布について考察した.この数値解析結果と低温風洞を用いた吹雪実験で得られた風速分布,雪粒子の体積濃度分布,飛雪流量分布と比較し,本解析手法が発達過程にある吹雪の平均流特性,乱流特性を説明できることを示した.

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これまで,教育現場で扱われることのなかった雪を,積極的に教材として利用することの意義を主張し,その実践例を,雪の顕微鏡観察と人工雪について紹介した.冬季の気温が比較的高い地方でも顕微鏡観察ができるよう部分冷却法を採用し,雪を顕微鏡下で-15℃近くの温度に冷凍保存した.これに関して,冷媒にドライアイスを用いる場合と,氷と塩を用いる場合について,それぞれ具体的方法について詳しく解説した.また,これら冷却材を用いて,比較的簡単にできる人工雪の生成法,およびその結晶の特徴などについても述べた.

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