2012 Fiscal Year Annual Research Report
ラフネス・サブレイアに着目した清水流および高濃度土砂流の抵抗則と乱流構造の解明
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22560519
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
大本 照憲 熊本大学, 自然科学研究科, 教授 (30150494)
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| Project Period (FY) |
2010-10-20 – 2013-03-31
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| Keywords | 開水路乱流 / 完全粗面 / Roughness Sublayer / 抵抗則 / 三次元粗度 |
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| Research Abstract |
一方，人工粗度を用いた抵抗則の代表例である，二次元粗度として桟粗度や溝粗度，三次元粗度としてイボ粗度や球状粗度の抵抗特性が検討されて来た．
しかし，単純化された人工粗度モデルとして二次元粗度と三次元粗度に関して抵抗則や流れの内部構造から比較した研究事例は極めて少ない．中山は，路床に二次元正弦波および三次元正弦波を有する開水路流に直接数値シミュレーションを適用し，二次元粗面乱流と三次元粗面乱流を比較し，粗度近傍では乱流構造に差異はあるものの，Roughness layerの外側領域では差は無いことを示した．
著者等は，相対粗度が大きく最密充填された球状粗度上の流れを，面計測が可能な粒子画像流速測定法を用いて計測し，粗度近傍に安定した規則性の高い上昇流および下降流の存在することを見出している．その結果， Roughness sublayer内の流れにおいては，平均流および乱れの水平面内における一様性が大きく崩れ，粗度要素の影響が強いことを指摘した．特に、粗度近傍には安定した上昇流および下降流が形成され，主流速と強い相関があり，この相関は粗面乱流の抵抗則，物質輸送および運動量輸送に影響することを指摘した．
さらに，二次元粗度と三次元粗度における完全粗面乱流を比較するために，同一の代表径を有する球状粗度および円柱粗度が規則的に路床に最密充填配列された完全粗面乱流において抵抗特性，粗度近傍の乱流構造および運動量輸送について検討した．その結果、流れの抵抗では円柱粗度に較べて球状粗度の方が明瞭に大きくなることが示された。
本研究では、二次元粗度と三次元粗度における流れの抵抗および乱流構造についてより厳密に比較するために粗度として角柱粗度を選びPIVを用いて流れの抵抗および運動量輸送について明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(8 results)
