2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a Practical Numerical Analysis Method for Designing a Retention Facility of Woody Debris
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18K04375
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| Research Institution | Anan National College of Technology |
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Principal Investigator |
長田 健吾 阿南工業高等専門学校, 創造技術工学科, 准教授 (30439559)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 義彦 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (70178995)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 水工水理学 / 流木災害 / 洪水 / 防災減災 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，流木の流下・堆積過程を説明できる新たな3次元流木解析モデルを開発した．本モデルは，流木挙動を表現する3次元個別要素法と洪水流解析を組み合わせたものである．当初計画では，実用面での活用を意識して平面2次元流体解析と3次元個別要素法の組み合わせモデルを想定していた．しかし，研究を進める中で，3次元流れを考慮しなければ，流木の堆積過程について実用的に必要な精度が得られないことが判明し，流体解析の3次元化を主な目的としてモデル開発に取り組んできた．ただし，一般的な3次元流体解析は計算に時間が掛かり，実用上適用が難しいと考えた．本モデルでは洪水流解析に平面2次元―3次元ハイブリット流体解析を採用し，これにより一般的な流れの3次元解析に比べて短い計算時間で効率よく3次元流れの情報を得るモデルを実現した．
解析モデルの検証のため，流木流下・堆積に関する基礎的な実験を実施し，そのデータとの比較・検証を行った．まず，橋脚を有する直線水路で流木の流下・堆積過程を観測した実験に対して，当初開発予定であった平面2次元流体解析―3次元流木追跡モデルを適用した結果，橋脚上流での流木の沈み込み現象が全く再現できないことが分かった．一方，上述のハイブリッド流体解析を用いたモデルは，橋脚上流での流木堆積形状とそれによる水位上昇量を再現できることが明らかとなった．また，流木対策施設を有する模型実験を行ったところ，流れの渦が流木挙動に影響を与えていることが分かり，これに対応するようにハイブリッド流体解析の精度向上を図った．その結果，開発した解析モデルは，渦の影響を受ける状況下で，流木対策施設への流木堆積と水位上昇などを再現可能であることが示された．本研究で開発したモデルは，河道内流木対策施設の計画・設計の高度化と効率化に向けて有用なツールになり得ると考えられる．
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Research Products
(1 results)
