2015 Fiscal Year Research-status Report
ケーソン防波堤の越流洗掘型津波被災に関する予測評価モデルの構築
| Project/Area Number |
15K18123
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
五十里 洋行 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80554196)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 高精度粒子法 / 流体-砂地盤連成 / ケーソン防波堤 / 津波越流 / 洗掘 / 濁質輸送モデル |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，ケーソン防波堤の越流洗掘型津波被災過程を記述できる数値シミュレーションモデルの構築である．当該年度に実施した研究を以下に要約して示す．
１．防波堤越流によるマウンド崩壊過程の実験および流体-粒状体相互作用モデルの検証…水路内に防波堤に相当する矩形ブロックを固定し，その背面に捨石を台形状に積み上げ，一方向流を発生させて越流水による捨石マウンドの変形過程を確認した．一方で，捨石をＤＥＭ粒子とし，抗力型流体-粒状体相互作用モデルを用いて数値シミュレーションを実施した．三種類の抗力型相互作用モデルを適用し，マウンドの変形過程を実験結果と比較することで，最適な相互作用モデルの検討を行った．
２．噴流洗掘計算による流体-砂層連成計算の検証…平坦にした砂層表面に垂直に下向きの噴流を一定の流入速度で作用させ，砂層表面形状の時系列変化を既往の水理実験結果と比較することで，本モデルの検証を行った．最終的な実務計算を考えると砂粒子の粒径は，実際の砂粒よりも10倍以上は大きく設定する必要があるが，そうすると砂地盤の侵食速度が実際よりも低下することが確認された．この速度差を改善するために粒子径以下のサイズの砂粒の移動を考慮する浮遊砂（濁質輸送）モデルを適用し，効果的であることを確認した．
３．濁質輸送モデルの改良…上記で適用した濁質輸送モデルは，既存の粒子法型モデルをそのまま用いたものであるが，濁質の挙動について十分な検討がなされていないものであった．そこで，改めて流体および濁質のみを対象に濁質の輸送・堆積に関する計算を行い，モデルの検証を行った．既存のモデルでは堆積分布の再現性に問題があることが判明し，変動型濁質沈降速度を導入することでこれを改善した．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現在までのところ，ほぼ当初の予定通り研究は進捗しているが，計算で得られた捨石マウンドの変形挙動について実験結果との対応が不十分であり，最適な流体-粒状体相互作用モデルが決定できていない．原因は２つあり，１つは，防波堤背後の負圧が十分に記述できていないことによる越流水脈の再現性の低下．もう１つは，捨石マウンドへのＤＥＭ適用の是非である．前者については負圧の記述に有効なスキームの適用を検討する．後者については，捨石のような離散体をＤＥＭで表現することは直感的で頻用されているが，完全な球体に置換するので，必ずしも目的とする捨石マウンドの挙動が再現できるとは限らない．そこで，砂地盤モデルと同様の連続体モデルの導入を検討する．
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後については，まず，上に記した検討を追加で行うことで最適な流体-粒状体相互作用モデルの選定を急ぐ．その上で当初の計画通り，ケーソン防波堤の越流洗掘型津波被災過程のシミュレーションモデルの構築を行い，既往の実験結果と比較することでモデルの有効性を確認する．
|
| Causes of Carryover |
実験計画や購入する計算機のスペック等の見直しにより，わずかながら差額が生じた．
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
投稿論文の英文校閲費もしくはデータ保管用ＨＤＤの購入に充てる予定である．
|
