粉雪雪崩の二次元数値シミュレ-ションの開発

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02201215
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 福島 祐介 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (40111661)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 早川 典生 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (70143815)
• Keywords: 粉雪雪崩 / 数値シミュレ-ション / サ-マル

Research Abstract

粉雪雪崩の二次元数値解析手法を構築するために,模擬実験と数値シミュレ-ションを行った。模擬実験では粉雪雪崩現象を淡水中の塩水の密度フロントの運動に置き換えた実験を行った。実験ではアクリル製粉雪雪崩模擬実験装置を購入し,実験装置中に淡水を満たし,所定の角度に設置した傾斜板上に塩水塊を流下させることにより塩水サ-マルを発生させた。測定はビデオカメラによる塩水サ-マルの三次元形状の変化とその運動について行った。その結果サ-マルの運動速度が初期距離を経過後一定値となること,サ-マルの最大高さ,平面積,横広がり幅は各傾斜角毎に流下距離と共に直線状に増加すること,また横広がり幅と最大高さとの間にはべき乗で表わされる関係があることを示した。
実験結果に基いて数値解析手法を検証すべく,粉雪雪崩の数値シミュレ-ションモデルを改造して,塩水サ-マルの運動シミュレ-ションプログラムとした。用いた方程式は,サ-マルの体積保存式,塩分の保存式,運動量保存式の三式であり,淡水のサ-マル心中への連行量は,粉雪雪崩で用いられている関係式を用い,さらに実験で得られた横広がり幅と最大高さとの関係式も用いた。計算結果は実験結果を良く再現し,本数値解析手法の全体的な適用性を示した。
斜面の三次元的な情報を与えて粉雪雪崩の運動を自動的に計算するシミュレ-ションプログラムは,以上のプログラムを拡張し,流下方向と直角方向の運動量保存式を考慮したものを開発し,その性能をテストした。

Research Products

• [Publications] Y.Fukushima,G.Parker: "Numerical simulation of powderーsnow avalanches" Journal of Glaciology. 38. 229-237 (1990)
• [Publications] 福嶋 祐介,早川 典生: "三次元地形を考慮した粉雪雪崩の数値解析手法" 雪氷.