冷気流に発生する不安定波動について Instability Waves in Cold Airflows

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抄録

Prandtl (1952) のモデルを基礎とする冷気流モデル (上端境界条件は摩擦のない固体壁を仮定する) の安定性をLindzenら (1985, 1986) の過剰反射の規準に基づいて, また3次スプライン補間を用いる数値計算により調べた.<BR>擾乱モードには主に主流の変曲点効果により生ずるものと, 温位勾配の符号の変化に原因するRayleigh-Taylor型の不安定によるものがある.また後者の不安定による擾乱には冷気流モデルに固有な2種類のモードが存在する.<BR>臨界レイノルズ数<I>Re<SUB>c</SUB></I>は傾斜χの減少 (成層効果の増大) とともに増加する傾向にあり, 傾斜が2.5°≦χ≦10°のときは, 平均Richardson数 (<I>Ri<SUB>o</SUB></I>=2cot χ/<I>Re<SUB>c</SUB></I>) により, 擾乱発生の条件を近似的に<I>Ri<SUB>o</SUB></I>〓0.023と与えることができる.

This paper is a study of stability of the cold airflow. For this study I propose a model of cold air flow which is based upon Prandtl's model (1952) and assumes a rigid slip boundary at the top. Explaining the causes of instabilities, this paper follows the conditions proposed by Lindzen et al. (1985, 1986), under which overreflection can occur. And the numerical method adopting the third-order spline interpolation is used.<BR>It is shown that two types of disturbances are found, of which the first one arises mainly from the effect of the inflection point of the basic flow and the second one does mainly by the Rayleigh-Taylor type instability due to the change of the sign of potential temperature gradient. Moreover, the two kinds of waves peculiar to the cold airflow are caused by the latter effect.<BR>The critical Reynolds number <I>Re<SUB>c</SUB></I> becomes greater as the angle of the slope χ decreases, i. e., as the stratification effect increases. The critical condition for instability is approximately given as <I>Ri<SUB>o</SUB></I>< 0.023 when 2.5≤χ≤10°, where <I>Ri<SUB>o</SUB></I> is the overall Richardson number defined by <I>Ri<SUB>o</SUB></I>= 2cotχ/<I>Re<SUB>c</SUB></I>.

収録刊行物

  • ながれ : 日本流体力学会誌

    ながれ : 日本流体力学会誌 12(4), 409-422, 1993-12-25

    The Japan Society of Fluid Mechanics

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10008003779
  • NII書誌ID(NCID)
    AN00175191
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    02863154
  • データ提供元
    CJP書誌  J-STAGE 
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