| 研究概要 |
本研究課題は,低水路が蛇行する複弾面開水路流れの構造について検討することを目的として,実験的手法により基礎的データを収集するとともに,得られたデータに基づき数値データの調整・開発を試みるものである.
実験においては,昨年度より開始した低水路内を移動床とした水路での実験を引き続き行った.その結果,固定床水路でも指摘した流れの内部構造の水深依存症により低水路内の河床形状が水深ごとに非常に特徴的な様相を見ること,そのような特徴的な河床形状がそこでの流れの構造をさらに安定化すること,などを指摘した.また,非常に明瞭な河床波が形状されるような条件では,その背後に新たな二次流が誘起され,高水敷からの流れに起因する二次流と対となるなど,二次流構造の変化も見られた.これまでの固定床水路における実験結果では,低水路・高水敷間の流体混合とせん断層の発達,それに伴う二次流発生・発達といった内部抵抗要素の増加に伴う壁面抵抗の減少を予測していたが、今回の実験の結果,内部抵抗要素が増加するある程度の水深までは流砂量が減少しその後増加するという挙動を見せ,上記の推論の妥当性が確認された.
数値解析においては,昨年度設備備品費で購入した高性能コンピュータを用い,有限要素法による複断面蛇行開水路流れの計算を試みた.その結果,複断面蛇行水路のような複雑な境界形状を持つ流れ場に対して有限要素法モデルが適用可能であることがほぼ確認できた.今後,流れの細部の構造,特に複断面蛇行水路では二次流の挙動が重要であり,その河床変動に対する影響とモデル中での評価法も含めて,モデルのさらなる調整が必要と考えられる.
以上の研究成果は,今年度,海外2件を含む各種学会の会議・研究集会において報告するとともに,国際学術雑誌(J.Hydraulic Research)にも投稿した.また,来年度開催予定の国際会議にも既に投稿済みである.
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