流体シミュレータを用いた砕波の発生メカニズムおよび砕波と衝撃波圧の関連性の解明

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K17553
• Research Institution: University of the Ryukyus
• Principal Investigator: 入部 綱清 琉球大学, 工学部, 助教 (20608731)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 砕波 / 力学的なエネルギー / 計算力学

Outline of Annual Research Achievements

平成28年度は，波の微小領域の力学的なエネルギーを算出することができる粒子法の数値シミュレータの開発と，一様勾配斜面上での波の遡上シミュレーションを実施した。
粒子法の数値シミュレータの開発としては，オリジナルのコードに対し高精度化が施されたコードの整備を行った。主な高精度化の内容としては，波の水表面付近での圧力の安定化である。また，波の微小領域の力学的なエネルギーの算出するために，ポスト処理用のコードを開発した。このポスト処理用のコードによって，すべての粒子に対して各タイムステップで計算される位置や速度から力学的なエネルギーを算出した。
数値シミュレーションとしては，砕波と力学的なエネルギーの関連性を調べるために一様勾配斜面で波の遡上シミュレーションを実施した。波の条件としては海の波を想定し，周期は2～10 秒，波高が1～5mの波を力学的な相似則を使ってシミュレーションに反映させた。シミュレーションには後で評価が行いやすいように，波高の1/10程度を粒子径とする高解像度なモデルを使用した。さらに，粒子法でのシミュレーション結果の妥当性を確かめるため，同じ波の条件で差分法をベースとする遡上シミュレーションを行った。両計算は，水平床上での波の伝搬や一様勾配斜面上での浅水変形について同様な結果を示した。また，両計算結果とも遡上に伴い波が崩れる様子を示し，波が崩れる直前で力学的なエネルギーが大きく変化することを示した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平成２８年度に予定していた数値シミュレータの開発と数値シミュレーションを滞りなく行うことができている。また，平成２９年度に予定している波の力学的エネルギーの評価についてはすでに実施中で，結果についても良好である。

Strategy for Future Research Activity

平成２８年度で開発した数値シミュレータを利用して，引き続き波の遡上計算とその力学的エネルギーの評価を行う。遡上計算と評価には平成２８年度に購入した複数台のコンピュータを使い，大量のデータを処理する予定である。

Causes of Carryover

研究に必要な物品をすべて購入することはできたが，物品の価格の変動により当初の予定額に達しなかった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度の予算と合わせて適切に使用する。