2016 Fiscal Year Annual Research Report
Theoretical approach of wave generation by a self-propelled wave generator
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15K14040
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
青木 伸一 大阪大学, 工学研究科, 教授 (60159283)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川崎 浩司 名城大学, 理工学部, 特任教授 (20304024)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 造波装置 / 水理実験 / 数値波動水槽 / 津波 / 高潮 / 越流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
東日本大震災以降，粘り強い海岸・港湾構造物の開発に対する必要性が高まっているが，破壊という非線形性の強い現象であるため，構造物の性能を水理実験で確かめることが不可欠である．研究代表者は，津波・高潮を対象に水理模型実験を行うための新たな装置として「自走式造波装置」を提案し，その性能を明らかにすることを目的に本研究を実施した．本年度は，造波水路内の任意の地点で任意波形の水位変動を得るための方法，および構造物を越流する場合の越流水深を制御する方法の２つについて開発を行い，その有効性を体積力型 Immersed Boundary 法を導入した３次元数値波動水槽CADMAS-SURF/3Dを用いて検証した．
本研究で開発した手法は，水路端部からの反射を考慮しない場合と考慮する場合に分けられる．前者については，長波の波変形と造波板の有限変位を考慮し，任意地点での任意波形の時系列から造波板の変位を逆算するものである．後者についても考え方は同様であるが，造波した波が造波装置端部で再反射されることによる多重反射を考慮しているため，取り扱いがかなり複雑となる．また，越流水深を制御する方法については，越流による水位低下と構造物からの反射の影響を考慮して理論を構築した．
提案した方法を用いて，任意波形あるいは任意の越流水深から造波板の変位を逆算し，これを数値計算への入力として与え，目標値と数値造波水路での計算結果とを比較することにより提案した方法の妥当性を検証した．その結果，非常に良い精度で任意位置において目標とする波形の水位変動を得ることができた．また，越流についても，越流の初期についてはさらなる検討を要するものの，越流による水位低下および構造物による反射率を考慮することによって，概ね任意水深での越流を発生させることができた．
以上のことより，「自走式造波装置」の有用性が示され，実用化に向けて大きく進展した．
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