非定常開水路流れのバースティング現象とその浮遊砂機構の解明

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06452273
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 祢津 家久 京都大学, 工学部, 助教授 (30109029)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 後藤 仁志 京都大学, 工学部, 助手 (40243068) ; 富永 晃宏 名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (60135530)
• Keywords: 開水路乱流 / 非定常効果 / 組織渦 / 時空間相関構造 / レーザー流速計 / 条件付サンプリング / 河床波 / ボイル

Research Abstract

一般に,開水路流れでは,様々な組織渦が存在し,各種の物質輸送がこの組織渦によって引き起こされる.また,実河川においては,自由水面を持たない閉管路の乱流や境界層乱流とは異なった大規模な組織渦が存在する.この組織渦の代表例が,縦渦とボイルである.縦渦は,二次流を引き起こす障害物,すなわち非等方性を発生させる要因がないにもかかわらず河床から巻き上げられた浮遊物の集合によって発生し,一方,ボイルは砂漣や砂堆の背後に形成され,強いエネルギーを伴って,かつ高濃度の浮遊砂を伴って水面に向かって浮上する.したがって,洪水時に発達する砂漣などの河床形状あるいは時間的に変化する流量,いわゆる非定常性との関連を解明することが重要となる.
そこで,本研究では開水路乱流の組織構造を解明するための一つの手段として,河床波背後に発生する剥離渦および再付着点からの大規模な組織渦に着目し,それらの時空間的渦挙動の解明を目的とした.これに従い,ファイバーレーザー流速計一台のみの点計測,二台のレーザー流速計を用いた同時乱流計測,さらに染料による可視化実験との組み合わせによる実験を行った.これにより得られたデータから,河床波背後に発生する組織渦の時空間的挙動を条件付きサンプリング手法により捉えることが可能となり,より実現象に近い組織渦モデルの提案を行い,さらにその組織渦に伴って発生する物質輸送との関連について実験的考察を行ったものである.

Research Products

• [Publications] 祢津家久: "加速流および減速流の解析手法とその乱流特性" 土木学会論文集. 509. 89-98 (1995)
• [Publications] 祢津家久: "自由水面領域の非定常乱流特性に関する研究" 土木学会論文集. 509. 121-130 (1995)
• [Publications] 祢津家久: "開水路乱流の粘性底層および壁面領域に及ぼす非定常効果" 水工学論文集. 39. 833-838 (1995)
• [Publications] Iehisa Nezu: "Turbulent Measurements in Unsteady Free surface Flows" Flow Measurement and Instrumentation, Butterworth-Heinemann,. vol. 6,. 49-59 (1995)
• [Publications] Iehisa Nezu: "General Log-Law and Turbulence Characteristics in Unsteady Depth-Varying Free-surface Flows," Proc. of 10th Symp. on Turbulence Shear Flows,. vol. 1. P1. 1-P1. 6 (1995)
• [Publications] Iehisa Nezu: "Secondary Currents and Exchange Processes in Compound Open-Channe Flows," Proc. of 26th Congress of IAHR, London,. vol. 1. 45-50 (1995)
• [Publications] 祢津家久: "水理学・流体力学" 朝倉書店, 195 (1995)