Elucidation of submarine sedimentation process and formation process of local high-concentration state for radionuclide released to the ocean

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K00580
• Research Institution: National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
• Principal Investigator: 浅見 光史 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (80446591)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡 秀行 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (80399518)
• Project Period (FY): 2016-10-21 – 2020-03-31
• Keywords: 質量保存流速場モデル / 海底堆積物 / 狭域海流場 / 遠方後流領域

Outline of Annual Research Achievements

海底近傍における物質の移動においては、海流の障害物となり得る海底地形周囲の三次元流速場の予測が重要となる。こうした計算には、従来計算流体力学モデルが主に使用されてきたが、計算コストがかかる点に課題があった。
これとは対照的な、計算コストの低い質量保存流速場モデルでは、経験的アルゴリズムにより、障害物の上流側における物体前方循環領域、障害物上面における上面循環領域、障害物後方のキャビティにおける物体後方循環領域、およびそれより下流側における伴流領域の4領域における流速場一次推定値を求める。この経験的アルゴリズムから障害物周囲の流速場一次推定値を決定し、得られた一次推定値に基づき、変分法を用いて質量保存則を満足するように一次推定値を修正することによって流速場を求める。
一次推定値を求める領域の1つである伴流領域の流速場については、障害物の後方に生じる楕円体領域内側の速度不足領域として与えられる。この伴流域では、実際には楕円体の境界面近傍における狭い遷移領域で平滑に変化するが、質量保存流速場モデルでは不連続面の生じる点に課題があった。これは、遷移領域における運動量の拡散がモデルに反映されてないことに起因する。そこで今年度は、質量保存流速場モデルの伴流領域に対して運動量の拡散を考慮したモデルを整備した。整備したモデルに基づき流速場の一次推定値を予測し質量保存流速場を求め、異なる高さの障害物周囲の流速測定データと比較した結果、伴流と周囲の流れとの遷移領域における運動量の拡散をモデル化することで、質量保存流速場モデルに基づく三次元流速場の予測精度を向上させることを明らかにした。