2014 Fiscal Year Annual Research Report
沿岸域における波浪下の流動化砂質底面のダイナミクス
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23760450
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
猿渡 亜由未 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00563876)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2015-03-31
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| Keywords | 底面近傍における乱れの発生 / 振動せん断流 / 画像計測 / 屈折率整合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の最終目的は砂粒子により構成された海底近傍における乱れの発生量と発達過程について明らかにすると共に，その予測モデルを構築することである．本年度は波浪下の流れ場を模擬した振動流を粒子底面上に発生させた時の底面近傍の流速場を画像計測し，渦や乱れの発達過程について詳しく調査した．
ここで，底面からの粒子の巻き上がりを伴う流れ場の場合，粒子周辺で粒径スケールの流速変動と渦の生成が乱れを更に強化すると同時に，粒子数密度や粒径によっては粒子-流体混相流全体の有効粘性の増大や粒子表面における摩擦抵抗によるエネルギー散逸などの効果により乱れ場低減されることが知られている．また，粒子の浮遊の影響のない単純な浸透性の底面上に流れが生じた場合でも底面を介した流体の流入，流出により底面内外での運動量，質量，乱れエネルギー等の交換が生じることも知られている．即ち流れ場は (1) 浮遊粒子による効果と (2) 浸透性による効果とが同時に複雑に影響し合いながら発達することが，本現象の解明を困難にする一因となっている．本年度行った研究は固定平板底面上，通常の移動可能な粒子底面上，更に粒子同士を接着した固定粒子底面上で発達する流れ場の画像計測を行うことにより，粒子の浮遊による効果と底面の浸透性による効果とを切り分けて，それぞれの要因による乱れの発達の特徴を調査したものである．本研究により得られた成果は，計測が困難な粒子底面極近傍における流れ場を本研究で構築した粒子-流体の屈折率整合技術を用いた画像計測システムにより測定して得られたものであり，海底面近傍における乱れの発達過程の物理的な特徴を解明する為の新たな知見をもたらすものである．
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