2023 Fiscal Year Annual Research Report
跳水内部の空気混入と流速の特性に対する模型縮尺の影響
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19K04624
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
高橋 正行 日本大学, 理工学部, 教授 (10318363)
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2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 跳水 / 射流 / エネルギー減勢 / 空気混入率 / 流速特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
スルースゲート下流側の射流の流速・水面変動特性に対する縮流部フルード数の影響が示された．また，射流の乱流境界層発達状態と水面変動の関係が示され，乱れが十分に発達する必要流下距離が示された．流入射流の乱流境界層が未発達の場合の跳水（UD）と十分に発達した場合の跳水を対象に，跳水内部の流速特性が示され，跳水内部の流速特性に対する流入射流の乱流境界層発達状態の影響が明確にされた．
跳水内部の流速特性に対する検討については，UDを対象に跳水始端断面のフルード数 F_1[=V_1/(gh_1)^0.5, h_1は跳水始端水深，V_1は跳水始端断面の断面平均流速，gは重力加速度] をF_1= 5.2とし，レイノルズ数 R [=V_1h_1/ν，νは水の動粘性係数]の値を 1×10^4から1×10^5の範囲で系統的に変化をさせ，跳水内部の流速特性の実験的検討を実施した．その結果，跳水内部の流速特性に対するレイノルズ数の影響が示された．
跳水内部の空気混入特性については，UDを対象にF_1=5と7の場合のRの値を 1×10^4から1×10^5の範囲で系統的に変化をさせ，跳水内部の空気混入率の測定を行った．その結果， R<4×10^4-6×10^4の場合，Rの値が小さくなると跳水内部の空気混入率が小さくなった．特に，R=1×10^4の場合，跳水内部への空気混入が小さくなり，目視観察においても跳水内部への空気泡の混入が少なくなっていることが確認された．一方，R>4×10^4-6×10^4の場合，Rに関わらず跳水内部の空気混入率の大きさは一定であることが示された．以上より，UDを対象に跳水内部の空気混入率・流速分布が示され，空気混入率と流速特性に対するレイノルズ数の影響が示された．以上より，跳水内部の空気混入率・流速特性に対して粘性の影響を無視できないレイノルズ数の範囲が示された．
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