温度の影響により流体の体積変化が生じ，その結果，密度が変化する流れは，厳密には圧縮性流体であるが，密度変化が小さい場合には，が用いられることが多い．では，質量保存則における密度変化を無視するので，対象とする流れは非圧縮性流体として扱われるが，そもそも圧縮性流体に非圧縮条件を課すことによる矛盾が無視できなくなる場合がある．たとえば，外部の流体の流出入がない閉領域内において，本来保存されるはずの総質量が，領域内の温度変化とともに変化してしまうという問題がある．上記のに関わる問題点について，従来のを用いる手法と，保存則を満足する圧縮性を考慮した数値解法などを用いて，本法では簡単な考察を試みる．

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Stability of thermal convection in an inclined slot which is differentially heated is examined. The temperature dependence of the viscosity, thermal conductivity and density is taken into account as non-Boussinesq effects. As a result of the linear stability analysis, oblique modes are predicted not to become critical, and either longitudinal mode or transverse mode gives the critical condition. We specify the existence regions of the longitudinal mode, the transverse shear mode, and the transverse buoyancy mode in a parameter space involving the inclination angle of the slot.

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のもとでは、回転楕円体内の成層流体の回転流は対称こまを支配する方程式系によってモデル化される。この類似から回転によって軽い流体が重い流体を支えることができるなどの興味深い結果を得た。回転によるレイリー・テイラー不安定性の抑制として知られるこの現象について安定性解析を行なった．また浮力・遠心力不安定性の観点から考察した安定化の構造についても紹介したい．

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本研究では，キャビティ内自然対流について，圧力ベースの圧縮性流体解法（PBM），密度ベースの圧縮性流体解法（DBM），運動方程式に

を使わない非圧縮性解法の一つであるnon-Boussinesq法（NB）による計算を行った．高温度差（３００[K]）におけるPBMとDBMによる定常状態でのヌセルト数の差は３％となった．一方，PBMとNBによる定常状態でのヌセルト数の差は10.6％であった．このようなヌセルト数の差異は，非圧縮性解法において密度を温度のみの関数としたことによる質量保存則の誤差が原因で生じたと考えられる．定常状態において，PBMとDBMでは質量保存則が高精度に満足されることを確認した．一方，NBでは定常状態において質量が初期状態から約３１％減少することを確認した．

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大規模電磁流体解析のような大規模解析を行うには，その前段階として流れに対する有効な解析手法の開発が必要である．今回，これまでに蓄積されたナビア・ストークス方程式の解析技術と移流拡散方程式の解析技術を温度による流れへの影響をを用いることにより連成させ，熱対流方程式の解析を可能にした．手法としては有限要素法を用い，要素はベロコビエ・ピロノーの要素，非線形解法としてニュートン法を用いた．レーリー数が卓越する際における不安定性の除去と高速化のために安定化法を導入した．ここで特徴としてニュートン法における線形化した方程式の各スッテプごとに安定化法を導入したことが挙げられる．ただしこの安定化有限要素法を導入する際に検討すべき課題が発生したので，この課題並びにさしあたっての課題解決方法を紹介する．

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Two dimensional numerical simulations for runup of the unsteady salt wedge together with transport of the suspended sediment are conducted by directly integrating the governing equations. Velocity fluctuations caused by the gravity head exercise an influence on transport of suspended sediment. With the numerical simulations, it becomes possible to visualize the sinking of suspended sediment and resuspension caused by the strong velocity fluctuation around the head of salt wedge. Temporal developments for movements of velocity vectors, vorticity, suspended sediment, density deviation are consistent in the proceed of the salt wedge and are visualized satisfactorily. The vertical flux of the suspended sediment on the riverbed is estimated by an empirical model, which uses the bottom shear stress. Space-time chart of the suspended sediment fluxes, the bottom shear stress, total amount of sediment material show the influence of the salt wedge swashing on the riverbed and the velocity fluctuations.

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熱流体システムの正味のエネルギー効率向上のため，乱流熱対流場における熱交換器の性能向上が求められている．随伴解析に基づく形状最適化理論により，対流熱伝達を考慮した伝熱面形状最適化が達成されてきた．非定常性の強い乱流場における形状最適化では，非定常随伴解析に用いる運動量輸送への線形化が不適切となるため，乱流モデルによる定常RANS 方程式をベースとした定常随伴解析を用いるのが主流である．しかし乱流モデルはその精度に議論があり，得られる最適形状が実際の性能向上を保証しない．そこで，DNS やLES などの高精度非定常数値シミュレーションを実施し，得られた乱流統計場から評価された高精度乱流モデルを随伴解析に用いる新しい手法を提案する．

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著者らは, 底生生物の生存に致命的な影響を及ぼし, 脆弱な生態系構造をもたらす夏季の貧酸素水塊の発生を防止・抑制するため, 酸素の豊富な表層水を底層へと供給することができる鉛直循環流誘起堤体の開発を行ってきた. 均一密度場におけるその効果は既に検証しているが, 本論文では, 密度成層場におけるその効果について検討している. 温度成層場における効果の検討は数値モデルを用いて, また, 塩分成層場における検討は水理模型実験および数値モデルを用いて行っている. 数値モデルによる検討に当たっては, を用いている. モデルの妥当性は, 別途, 水理実験を行って検証している.

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It was reported in the model experiments conducted by Yasuda et al. that the Indian Ocean tsunami penetrating the Andaman Sea coast was deformed and dispersed to soliton waves by the characteristics of the coastal cross section. In this paper, the numerical simulations using a Boussinesq type wave transformation model are conducted to reproduce the tsunami deformation, breaking and runup of dispersive soliton waves or pressure on the sea wall measured in their model experiments. The nonlinearity and dispersion of Boussinesq equation can estimate the generation and the development of dispersive soliton waves. The vertical gradient of pressure as the breaker index for wind waves is also available for solitons. The pressure equation given with Boussinesq approximation can evaluate the impulsive wave force on the vertical wall caused by breaking and runup of solitons.

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Direct numerical simulation of a spatially developing boundary layer is performed with uniform wall-heating or wall-cooling aiming at friction drag reduction. The Boussinesq approximation is adopted for the buoyant force. The Richardson number, Ri, is set to be 0.01 for wall-heating and -0.01 for wall-cooling. It is found that the uniform wall-cooling has drag reduction effect, while wall-heating leads to drag enhancement. The former is due to reduction of Reynolds shear stress -<v'v'>^^^- by stabilizing of the turbulent flow with wall-cooling.

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The skin-friction drag reduction effect of the traveling wave-like surface heating/cooling in the channel flow is investigated by using a linear analysis and a direct numerical simulation. The buoyancy force induced by the surface heating/cooling is expected to reduce the Reynolds shear stress in the region near the wall. The linear analysis shows that the downstream traveling wave can reduce the skin-friction drag in laminar flows. Amount of drag reduction is larger at lower Prandtl numbers. For a fully development turbulent channel flow the direct numerical simulation shows that the skin-friction drag is slightly reduced below the uncontrolled level by the high wavenumber of the downstream traveling wave.

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The effective viscosity ν_e and effective diffusivity D_e of bubbles in vertical bubbling jet in a cylindrical vessel were determined from governing equations based on the boundary layer approximation and the Boussinesq approximation. These conditions were satisfied in the buoyancy region in vertical bubbling jet. Gas holdup and mean bubble rise velocity needed in calculation of ν_e and D_e were measured with a two element electro-resistivity probe, and the mean velocity of water with laser Doppler velocimeter. The values of ν_e and D_e were almost the same on the jet axis in the buoyancy region and increased with an increase in injected gas flow rate. The radial profile of ν_e was parabolic and that of D_e was almost uniform across the bubbling jet. The profile of ν_e was different from the profile of ν_e in single-phase turbulent free jet.

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