2019 Fiscal Year Annual Research Report
Systematization of calculation methods of three dimensional open channel flows based on the bottom velocity computation method and new developments of non-equilibrium sediment dynamics
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18H01546
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
内田 龍彦 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (00379900)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河原 能久 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (70143823)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 開水路流 / 渦度 / 数値解析 / 底面流速 / 分散 / 風上化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで底面流速解析法により，湾曲・蛇行部，合流部，急縮・急拡部，水没する構造物,や巨石群，非水没構造物などを有する三次元流れを2DC法の枠組で解析することを可能としてきた．これらは河床底面から生産される渦度が回転することによって生じる水深スケールの三次元流れである．また，これを2DC法の解析結果から，三次元性の強い箇所を抽出することを可能としている．本年度はゼロ方程式BVC法を用いて，実河川洪水流において流れの三次元性が強い箇所の抽出し，それを用いたゼロ方程式BVC法の高度を検討した．また，BVC法の三次元流れから計算できる乱れエネルギーが大きくなる箇所で河岸浸食被害が発生しやすいことを見出し，三次元流れ推定から乱れエネルギーが大きくなる箇所を推定できることを示した．また湾曲水路における流れの解析において，運動方程式中の分散項の取り扱い法を検討し，壁面付近の流れを精度よく解けることを示した．既往の実験結果と比較し，湾曲部の二次流構造がBVC法により精度よく解析できることが示された．また，これにより，これまで分散項により計算が不安定になっていた箇所などにおいても安定的に解析が行えるようになった．蛇行流路における段波の進行過程を実験により調べ，その特徴を明らかにするとともに水深積分モデルにおける再現性を検討した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平面二次元解析の結果から水深スケールの三次元流れを推定することを明らかにし，また，安定な解析に必要な運動方程式中の分散項の取り扱い法を示したことで，今後の展開を示すことができたため．
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| Strategy for Future Research Activity |
開水路における水深スケールの三次元流れが河床底面から生産される渦度が水深平均流速場の変形に伴って回転・伸縮することによって生じることを明らかにし，これを平面流速分布から予測することを可能とした．また，三次元流れが平面二次元流に与える項である分散項について，移流項の風上化に基づく評価法を新たに導出した．これらを用いて，湾曲，蛇行流れと河床変動解析法を詳しく検討するとともに，解析法による格子収束性の違いなどを明らかにし，種々の解析法の適切な格子サイズを明らかにする．また，断面内の三次元流れが流砂量に与える影響を実験により明らかにし，この解析法を検討する．急変，非定常流問題に対しては，砕波・跳水などの複雑な水面形状がある場合の非定常急変流部の三次元流れに波状水面や砕波を伴う種々の段波形態に関する水理実験を引き続き行い，複雑水面の解析法を検討する．さらに，河道では非平衡流れは流速分布や底面せん断力だけでなく，樹木，河川構造物の抵抗にも影響するため，開水路非平衡流れにおける樹木などの抵抗体の流体力評価方法を検討する．さらに，実河川の洪水流予測においては，一次元解析が有効であることから，二次元，準三次元解析結果などを生かした解析法を検討する．
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Research Products
(13 results)
