| 研究課題/領域番号 |
11650953
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
海洋工学
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| 研究機関 | 東海大学 |
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研究代表者 |
田中 博通 東海大学, 海洋学部, 教授 (90134014)
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| 研究分担者 |
藤原 広和 八戸工業高等専門学校, 助教授 (70199389)
南 將人 (南 将人) 八戸工業高等専門学校, 助教授 (60280319)
関田 欣治 東海大学, 海洋学部, 教授 (90287045)
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| 研究期間 (年度) |
1999 – 2001
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| 研究課題ステータス |
完了 (2001年度)
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| 配分額 *注記 |
3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2001年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2000年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
1999年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
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| キーワード | 海上風 / 大規模浮体構造物 / 粗度パラメーター / 摩擦係数係数 / 無次元スペクトル / 波齢 / 摩擦係数 / 風速変動スペクトル / 風荷重 / 乱流特性 |
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| 研究概要 |
本研究は、多点風速計を用いた海面近傍の海上風と波浪を連続測定した結果をもとに、平均風速分布から粗度パラメーター(Z_0)と摩擦係数(C_D)を求め、有義波高(H_<1/3>)との関係について検討した。また、無次元粗度パラメーター(gZ_0/u_*^2)と波齢(C_p/u_*)の関係や摩擦抵抗係数(C_D)と海面状況の無次元パラメーター(u_*^2/νσ_p)の関係について検討した。更に、乱流特性である乱れ強さと風速変動スペクトルについて既往の研究と比較・検討を行った。
観測は大井川河口沖合250mの所にある海洋技術総合研究施設(国土交通省)を使用して行った。風速測定は多点風速計のセンサー8本を0.5〜1.5m間隔で測定用ポールに取り付けて行った。また、超音波水位計、微差圧計、温度計、超音波風速計も取り付け同時測定した。サンプリング時間は5Hz、1測定のデータ数は16384個で、バッテリーの電源が消費されるまで無人で観測した。
主要な結果は次の通りである。粗度パラメーター(Z_0)は基準風速(V_<10>)が増加するにつれ大きくなる傾向があり、V_<10>>8mでは増加割合が大きくなった。今回の測定範囲した2.4m/s<V_<10><12.4m/sにおいては0.00023<Z_0<0.034となった。次に、Karman定数κ=0.4として求めた摩擦係数(C_D)は、基準風速(V_<10>)が大きくなるにつれ直線的に増加し、今回の測定風速範囲においては0.0014<C_D<0.0049となった。また、有義波高(H_<1/3>)が0.8〜1.2mの範囲で増加するにつれて摩擦係数(C_D)も増加し、粗度パラメーター(Z_0)が増加するにつれ摩擦係数(C_D)は指数関数的に増加する。無次元粗度パラメーター(gZ_0/u_*^2)と波齢(C_p/u_*)の関係から波齢が大きい波が十分発達した領域においてToba&Koga(1986)が提案した式にほぼ一致した。摩擦抵抗係数(C_D)と海面状況の無次元パラメーター(u_*^2/νσ_p)の関係においては、u_*^2/νσ_pが増加するとC_Dも増加し、Toba等が整理した風洞水槽実験の値とほぼ一致している。無次元風速変動スペクトルは、低周波側においてはDavenportのスペクトル形状、スペクトルピーク付近では日野のスペクトル形状に比較的近い値となった。しかし、高周波側においては、Davenport、日野、Ochi&Shinのスペクトル形状よりも減衰が大きい結果となった。
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