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砕波下の気固液混相乱流に対する統計的マクロモデルの開発

Research Project

Project/Area Number07J02425
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field 水工水理学
Research InstitutionHokkaido University
Research Fellow 大塚 淳一  
Project Period (FY) 2007 – 2008
Project Status Completed(Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥1,800,000 (Direct Cost : ¥1,800,000)
Fiscal Year 2008 : ¥900,000 (Direct Cost : ¥900,000)
Fiscal Year 2007 : ¥900,000 (Direct Cost : ¥900,000)
Keywords砕波 / 気泡 / 渦 / 底質輸送 / ガス交換
Research Abstract

沿岸域に来襲する波浪の砕波は,連続する砕波ジェットの着水過程において波峰背後に三次元的大規模渦を生成し流体を顕著に乱流化するとともに大量の気泡を水中へと連行する.大規模渦のスケールは砕波帯における底質の輸送,拡散を定量化する上で重要なパラメータである一方,渦スケールの特定に必要な瞬時流速分布の計測手法は確立されていなかった.当研究では昨年度までに超音波放射軸上の瞬時流速プロファイルを計測可能なUltrasonic Velocity Profiler (UVP)を室内波浪実験に適用し,計測された砕波帯の波峰方向流速分布に対するWavelet波数スペクトル解析結果から渦スケールの定量化に成功している.当該年度は2つの異なるスケールの室内造波水路において同様の計測を行い,砕波帯に生成される渦のスケールが水路幅と水深の比に依存することを明らかにした.従来,砕波帯の底質輸送,拡散に関する室内実験では水路幅の影響は考慮されておらず,本結果はその必要性を示す極めて重要な知見であるといえる.一方,砕波に伴う水面の乱れと海中に混入する大量の気泡は大気-海洋間の気体輸送に対して重要な役割を担っており,海面を経由した海中のCO2濃度変化に大きく寄与することが指摘されている.当該年度は,炭酸ガスを充填した全面アクリル製の造波水路において2色Laser Induced Fluorescence(LIF)による画像計測を行い,砕波よる水面の乱れ,混入気泡の径,数および大規模渦のスケールが砕波帯のCO2平均輸送フラックスを見積もる上で重要なパラメータであることを明らかにした.従来,大気-海洋間のCO2交換は海上風のみをパラメータとしてモデル化されており,本結果は砕波の混相流学的発達機構を考慮した高精度ガス交換モデルを構築する上で必要不可欠な情報といえる.

Report

(1results)
  • 2007 Annual Research Report

Research Products

(14results)

All 2008 2007

All Journal Article Presentation

  • [Journal Article] UVPによる砕波波峰方向流速分布の計測2008

    • Author(s)
      大塚淳一, 渡部靖憲
    • Journal Title

      平成19年度土木学会北海道支部論文報告集(電子版) 64

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      2007 Annual Research Report
  • [Journal Article] 砕波に伴う流体への溶解炭酸ガス濃度計測2007

    • Author(s)
      大塚淳一, 日端弾, 渡部靖憲
    • Journal Title

      海岸工学論文集 54

      Pages : 51-55

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  • [Journal Article] 導水板構造物の長周期波エネルギー低減機構について2007

    • Author(s)
      大島香織, 森屋陽一, 大塚淳一, 渡部靖憲
    • Journal Title

      海岸工学論文集 54

      Pages : 796-800

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      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 気泡の3次元画像計測方法の開発とその検証2007

    • Author(s)
      加島寛章, 森信人, 渡部靖憲, 大塚淳一
    • Journal Title

      海岸工学論文集 54

      Pages : 1466-1470

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 衝撃砕波圧の発達メカニズムの解明に向けた基礎的研究2007

    • Author(s)
      大塚淳一, 田中康文, 渡部靖憲
    • Journal Title

      海洋開発論文集 23

      Pages : 195-200

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Acoustic Measurements of Transversal Velocity Profiles in a Surf Zone2007

    • Author(s)
      Junichi Otsuka, Yasunori Watanabe
    • Journal Title

      Hydraulic Measurements & Experimental Methods 3

      Pages : 314-319

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      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 砕波混入気泡と大規模渦の計測2007

    • Author(s)
      大塚淳一, 渡部靖憲
    • Journal Title

      日本流体力学会年会2007講演論文集(電子版)

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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] UVPによる砕波波峰方向流速分布の計測2008

    • Author(s)
      大塚淳一
    • Organizer
      平成19年度年次技術研究発表会
    • Place of Presentation
      札幌市
    • Year and Date
      2008-01-30
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  • [Presentation] 気泡の3次元画像計測方法の開発とその検証2007

    • Author(s)
      加島寛章
    • Organizer
      第54回海岸工学講演会
    • Place of Presentation
      宮崎市
    • Year and Date
      2007-11-08
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  • [Presentation] 砕波に伴う流体への溶解炭酸ガス濃度計測2007

    • Author(s)
      大塚淳一
    • Organizer
      第54回海岸工学講演会
    • Place of Presentation
      宮崎市
    • Year and Date
      2007-11-07
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  • [Presentation] 導水板構造物の長周期波エネルギー低減機構について2007

    • Author(s)
      大島香織
    • Organizer
      第54回海岸工学講演会
    • Place of Presentation
      宮崎市
    • Year and Date
      2007-11-07
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  • [Presentation] Acoustic Measurements of Transversal Velocity Profiles in a Surf Zone2007

    • Author(s)
      Junichi Otsuka
    • Organizer
      Hydraulic Measurements & Experimental Methods Conference
    • Place of Presentation
      Lake Placid (USA)
    • Year and Date
      2007-09-12
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  • [Presentation] 砕波混入気泡と大規模渦の計測2007

    • Author(s)
      大塚淳一
    • Organizer
      日本流体力学会年会2007
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2007-08-06
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  • [Presentation] 衝撃砕波圧の発達メカニズムの解明に向けた基礎的研究2007

    • Author(s)
      田中康文
    • Organizer
      第32回海洋開発シンポジウム
    • Place of Presentation
      長崎市
    • Year and Date
      2007-07-11
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      2007 Annual Research Report

URL :

Published : 2007-04-01   Modified : 2016-04-21  

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