2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Marine Hydrobarrier System
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15K12492
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
馬場 信弘 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10198947)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ハイドロバリア / 重力流 / 密度成層 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
一昨年度と昨年度，一方向に進む単独の重力流と軸対称の重力流について調べた基本特性に関する知見に基づいて，本年度は，ハイドロ・バリアを形成するための重力流の相互干渉とそのモデル化について研究を進めた． 2つの重力流が衝突や追い越しを行う場合に，重力流の密度場がどのような影響を受けるか，どれだけエネルギーを散逸させることができるかを定量的に実験と計算によって調べた．
計算においては，局所的な速度場の発散および全体の体積保存率の誤差を0.1% 以下に抑えるため，内部領域の離散化と境界条件の離散化の整合性を見直し，境界条件の精度を上げる方法を改良した．実験においては，界面を通して流体が混合するために生じる質量と体積の保存率に関する誤差が0.1%以下に抑えられるように，変動する界面を平均化することによって画像解析の精度を向上させた．
このように精度を上げた計算と実験によって，重力流が相互に干渉する場合について先端速度と先端厚さの関係，位置エネルギー，運動エネルギー，粘性散逸エネルギーの分布とその時間変化を調べた．2つの重力流の相互作用は，それぞれの重力流の先端部がもつ運動量，運動エネルギーおよび先端部の厚さが重要であることが確かめられた．様々な方法で重力流を干渉させた結果，広がる重力流をまず上下の2層で挟み込んで先端部を複数に分断した後，同じ密度のバリア重力流を衝突させる方法が最も効率よく重力流の広がりを阻止できるバリアシステムとして提案した．これは，広がる重力流のエネルギーを成層内に分散させる内部波のエネルギーとして吸収する効果と，質量と運動量の集中した先端部を，内部波との相互干渉によって運動量の小さい複数の流塊に分断する効果，さらにはその分断した先端部の運動エネルギーを一旦位置エネルギーに変えて，進む向きを逆転させることにより，後続の重力流と連鎖的に衝突させるシステムである．
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Research Products
(6 results)
