海岸構造物上の波浪変形に伴う乱流構造と底質の移動に関する研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07650610
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Research Institution: Kobe City College of Technology
• Principal Investigator: 辻本 剛三 神戸市立工業高等専門学校, 都市工学科, 助教授 (10155377)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 細山田 得三 長岡技術科学大学, 建設工学課程, 助手 (70262475)
• Keywords: 乱流モデル / 境界要素法 / 潜堤 / 海藻

Research Abstract

2次元造波水路に海岸構造物として潜堤と揺動物体を設置して、波浪変形、水粒子速度、浮遊砂濃度の計測を行った。解析にはk-ε乱流モデル、境界要素法、緩勾配方程式を適用して室内実験結果との比較を行った。
k-ε乱流モデルを揺動物体性の海岸構造物上の流れ場に適用し、水粒子速度と揺動物体の運動の位相差が流れの構造に大きな影響を与え、抗力のような流体力を算定する際の抗力係数がKC数に依存していることが明らかとなった。また浮遊砂濃度は揺動物体先端からの乱れの影響で底面から上方にかけて増大し、鉛直方向に一様となることがわかった。
潜堤上には境界要素法と緩勾配方程式を適用した。水面変動波形や流速波形は静水面に対して非対称で上側で大きくなり、室内実験との対応も良好となった。また波圧の時系列は、非線形性の特徴である高周波成分をよく再現した。
ここで用いた乱流モデルでは自由水面の効果が充分に考慮されておらず、移動境界の扱いにさらに工夫が必要である。そのために境界適合座標系やMAC法を用いた解析を行う予定である。また境界要素法では非回転として扱っているので、今後は離散渦法により扱いによる、回転成分と乱れとの相互干渉を考慮した解析を行う。流れ場の計測には詳細な乱流構造が計測できるように、レーザー流速計で測定を継続する予定である。

Research Products

• [Publications] 辻本剛三: "乱流モデルによる単純化された藻場上の流れと浮遊砂濃度特性" 海岸工学論文集. 42. 451-455 (1995)
• [Publications] 細山田得三: "境界要素法による数値波動シミュレーションの妥当性の検討" 土木学会新潟会研究発表論文集. 13. 61-66 (1995)
• [Publications] 細山田得三: "潜堤上で伝わる波の数値解析" 土木学会新潟会研究発表論文集. 13. 57-59 (1995)
• [Publications] Tsujimoto: "Measurement and Niuprical Simulation for Flow Structure and Suspended Sedimat Transport over Seaueel Bels" Interzational Cmfernce on Cocstd Eng.25. (1997)