| 研究概要 |
(1)CIP法・DEM法・SPH法に基づくシルト粒子群-気液混相シミュレーション法の開発
干潟域の流体現象は,波崩れによる液滴の飛散・分裂,エアロゾル,飛沫,これに伴う気泡混入,シルト粒子群の巻上げと移動・流出,干潟内部の浸透水挙動といった複雑流体現象がマルチスケールで発生しているため,従来の液相-底泥相二相流(two-layer flow)モデルから,超多粒子系気液混相流(multi-phase flow)モデルへと数理モデルのパラダイムシフトが要求される.
このような複雑流体場をダイレクトシミュレーションするには,これまで申請者が個別に開発してきたCIP法(気液混相流場に適用可能),DEM法(多粒子群の力学挙動に適用可能),SPH法(固体・流体相互作用に適用可能)の各手法の利点・欠点を相互補完する新たな超多粒子系マルチフェイズダイレクトシミュレーション技法を提案する必要があり,ここでは,その基本フレームと統合化技術を構築し,その精度検証を行った.それぞれの手法は,CIP-SPH法,CIP-DEM法として有用なツールであることを確認した.
(2)シルト粒子群-気液混相シミュレーション技法の開発
実スケールに即した大規模体系の固気液三相流体現象を解析対象とするEuler型解法と,個別の砂粒子挙動を直接計算するLagrange型追跡法の両手法の利点を統合することにより,流れの素過程から大規模体系流れまでを同時に取り扱うことが可能な(N+2)Field-Model(NP2モデルに基づく,N分散相二流体モデル型の干潟流動・地形変化予測シミュレーション法を新たに提案し,その干潟域への適用性を検討した.このモデルは,干潟の干出・冠水のみならず,干潟土壌の粒径別挙動のシミュレーションが可能であるという著しい特徴を有している.
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