2020 Fiscal Year Research-status Report
流れの阻害率に基づく抵抗力モデルの開発－低負荷で実行可能な市街地の津波氾濫解析－
| Project/Area Number |
18K04670
|
|---|
| Research Institution | Osaka Sangyo University |
|---|
Principal Investigator |
水谷 夏樹 大阪産業大学, 工学部, 教授 (50356036)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小笠原 敏記 岩手大学, 理工学部, 教授 (60374865)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 陸上遡上津波 / 非定常段波流れ / 底面摩擦応力 / 直接測定 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，陸上を遡上する津波の底面摩擦応力を水理実験などから適切に評価し，現在用いられている等流を仮定したマニング則に基づいた底面摩擦応力モデルに代わる非定常流れのモデルの構築を目指している．本研究では，これまで水理実験による非定常段波流れの底面摩擦応力の直接測定を行うため，計測装置の試作・改良を行ってきたが，最も重要となる段波先端部の計測値に信頼性が得られず苦慮してきた．これまでの装置はひずみゲージを用いた“接触型”であったことから，様々なリンク機構を用いたとしても底面摩擦応力以外の作用応力を排除することが難しかった．そこで“非接触”のレーザー変位計を導入し，底床の純粋な水平変位のみを取り出せるよう，現在大幅な計測装置の改良を行っている．レーザー変位計は段波流れによる底床の微小変位を捉えるものであるが，レーザー変位計の計測レンジに併せた変位量の調整や，変位計が没水となることによるレーザー光路などに注意を要する．
一方，水理実験とは別の方法として，NS方程式をベースとした数値計算（CADMAS-SURF）により鉛直二次元の非定常段波流れを再現し，コントロールボリューム前後の運動量の変化から底面摩擦応力を推定する方法を別途採用した．種々の底面境界条件に対し，計算結果は既存の可視化実験の結果と水位，内部流速場など良好な一致を得ている．底面摩擦応力についても可視化実験による摩擦速度から求めたものや底面ごく近傍のレイノルズ応力に対して良好な推定値を得ており，水理実験による直接測定値と比較検証が可能となった．現状では，フラットな底面形状のほか，単一障害物を含む条件など底面摩擦応力のモデル化に必要な計算を順次，実施している．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
コロナ禍にあって大学の教育研究環境が大きく変わり，それに対応するための時間を大幅にとならければならなかったことも計画通りに進まなかった要因の一つである．また，実験補助を依頼する学生の出校がままならず，当初の計画通りに進まなかった．
|
| Strategy for Future Research Activity |
本年度については，レーザー変位計を用いた新しい計測装置を完成させ，水理実験による底面摩擦応力の直接測定を行う．NS方程式による数値計算結果との比較を行う一方で，一般的な津波計算で用いられる平面二次元計算へのモデルの組み込みを行い，実験装置内での現象の再現や東北太平洋沖地震津波の再現計算を行って，底面摩擦応力モデルの検証を行う．
|
| Causes of Carryover |
コロナ禍にあって，2020年度の研究が計画通りに進まなかったことに加え，計測装置の計測原理を抜本的に見直すことにしたことから，従来の実験実施計画を中止し計測装置の設計方法などについて再検討を行った．結果として，実験の実施に必要な費用を支出しなかったことから使用残額が生じた．
研究実施期間の延長が認められたことから，変更した研究計画の実施を含めて2021年度に実施する予定である．
|
