2021 Fiscal Year Annual Research Report
Darcy/Navier-Stokes連成流れの解明とベンチマーク実験
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19K22346
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
藤澤 和謙 京都大学, 農学研究科, 准教授 (30510218)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | ダルシー流 / ナビエ・ストークス流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，Darcy／Navier-Stokes連成流れ（以下では，Darcy／NS連成流れと呼ぶ）に関する実験研究及び数値解析を進めることにある．Darcy／NS連成流れとは，多孔質体中の浸透流（通常は，粘性の卓越したダルシー流を仮定する）と流体のみによって占められた領域（流体領域）の流れ（ナビエス・トークス流れ）が同時に生じる流況を意味する．このような状況は，堤防越水時の越流水と堤体内の浸透水の流れ，自然斜面に存在する亀裂・空洞部を経由した雨水浸透など，水と土が接触する状況において頻繁に発生する．
本研究課題では，これらの異なる二つの流れを接続する現象物理の実験及び解析研究を深化させ，学祭的に利用される研究成果の発信を目指した．研究期間の最終年度となった当該年度においては，円筒形状の水路を用いたDarcy／NS連成流れの計測を引き続き実施するとともに，地盤内の水みちを設定した室内実験により，計測データを取得した．円筒形状の水路を利用した実験では，樹脂で砂を固化した多孔質領域を作成し，その中では砂粒子と樹脂が混在する材料の間隙率測定法を考案するとともに，Darcy／NS連成流れの計測を実施した．また，水みちを設定した実験においては，多孔質領域の水頭分布及び水みちから流出する流量の計測を行い，Darcy／NS連成流れに関する典型的な実験データを取得した．
Darcy／NS連成流れの数値解析においては，Darcy-Brinkman式に変分マルチスケール法を適用することで解析手法の高度化を達成しており，上記実験データ等を利用した解析コードの検証を進めている段階にある．また，上述の実験データは透水係数や水みちの逆解析の検証にも有効であり，同方面の研究発展にも取り組んだ．
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