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固気混相流における粒子の乱流輸送と地形パターンが示す時空間構造の理論的解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K14353
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 数理物理・物性基礎
研究機関新潟大学

研究代表者

新屋 啓文  新潟大学, 研究推進機構, 特任助教 (80794982)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード固気混相流 / 飛砂 / 飛雪 / 数値モデリング / Large-eddy simulation / スプラッシュ過程 / 傾斜地形 / 埋め込み境界法 / 吹雪 / 画像解析 / 地形形成 / Large-Eddy Simulation / 数理物理 / 乱流輸送
研究成果の概要

本研究課題では,複雑な時空間構造を示す飛砂・飛雪現象を解明するため,Large-eddy simulation coupled with Lagrangian snow transport modelと名付けた新たな固体粒子の乱流輸送モデルを構築した.その数値計算の結果,弱風において粒子輸送の発生と停止を繰り返す間欠的輸送が形成され,一方,強風においてスパン方向に粗密を示す連続的輸送が確認された.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果である固体粒子の乱流輸送モデルは,粒子運動力学と流体力学で培われた手法を相互に組み合わせており,既存の観測・実験的表式を理論的に裏付けするとともに,これまで計測が困難であった地表面近傍の輸送特性や跳躍・浮遊層に及ぶ輸送構造の変動性を解明する新たな手法となり得る.また,本成果は,砂嵐や吹雪など固気混相流の自然現象の高精度予測,例えば,発生条件やその強度の推定に繋がり,自然災害の防災・減災に資することが期待される.

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 8件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Simple Particle Model for Low-Density Granular Flow Interacting with Ambient Fluid2020

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Niiya, Akinori Awazu, Hiraku Nishimori
    • 雑誌名

      Geosciences

      巻: 10 号: 2 ページ: 69-69

    • DOI

      10.3390/geosciences10020069

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of a large-eddy simulation coupled with Lagrangian snow transport model2018

    • 著者名/発表者名
      Okaze Tsubasa、Niiya Hirofumi、Nishimura Kouichi
    • 雑誌名

      Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics

      巻: 183 ページ: 35-43

    • DOI

      10.1016/j.jweia.2018.09.027

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a large-eddy simulation coupled Lagrangian snow transport model2018

    • 著者名/発表者名
      Tsubasa Okaze, Hirofumi Niiya, and Kouichi Nishimura
    • 雑誌名

      Proceedings of International Workshop on Wind-Related Disasters and Mitigation

      巻: -

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Investigation of the spatio-temporal variability of blowing snow2019

    • 著者名/発表者名
      K. Nishimura, M. Nemoto, T. Okaze, H. Niiya
    • 学会等名
      The 27th IUGG General Assembly
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Transition of Snow-Transport Patterns from Intermittency to Continuity2019

    • 著者名/発表者名
      H. Niiya, T. Okaze, M. Nemoto, K. Nishimura
    • 学会等名
      The 27th IUGG General Assembly
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] スプラッシュ過程に関する風洞実験:高速度カメラによる雪粒子の飛跡2019

    • 著者名/発表者名
      新屋啓文
    • 学会等名
      雪氷圏変動把握にむけた積雪表面近傍の現象理解に関する研究集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 接地層における粒子輸送形態の変化:間欠性から連続性へ2019

    • 著者名/発表者名
      新屋啓文,大風翼,根本征樹,西村浩一
    • 学会等名
      混相流シンポジウム2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 2018年冬期の北海道川上郡弟子屈町における吹雪の長期観測2019

    • 著者名/発表者名
      増澤諭香,新屋啓文,大宮哲,大風翼
    • 学会等名
      雪氷研究大会(2019・山形)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 1つの吹雪イベントを対象とした2次元フェンス周辺の吹きだまり観測2019

    • 著者名/発表者名
      大風翼,新屋啓文,大宮哲,砂子宗次郎,西村浩一
    • 学会等名
      雪氷研究大会(2019・山形)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 雪粒子の空気輸送モデルによる地吹雪メカニズムの解明 -その5 間欠性から連続性への輸送形態の変化-2019

    • 著者名/発表者名
      新屋啓文,大風翼,根本征樹,西村浩一
    • 学会等名
      雪氷研究大会(2019・山形)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 風速強度に応じた粒子輸送形態の遷移:間欠性から持続性へ2019

    • 著者名/発表者名
      新屋啓文,大風翼,西村浩一
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 低温風洞におけるスプラッシュ過程の測定2018

    • 著者名/発表者名
      新屋啓文,大宮哲,根本征樹,大風翼
    • 学会等名
      日本雪氷学会 北信越支部大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 高密度集中観測による吹雪の時空間構造の解明2018

    • 著者名/発表者名
      根本征樹,西村浩一,大宮哲,櫻井俊光,下山宏,新屋啓文,羽賀秀樹,伊藤陽一
    • 学会等名
      雪氷研究大会(2018・札幌)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 雪粒子の空気輸送モデルによる地吹雪メカニズムの解明 -その3 風速増加に伴う輸送形態の変化-2018

    • 著者名/発表者名
      新屋啓文,大風翼,西村浩一
    • 学会等名
      雪氷研究大会(2018・札幌)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 雪粒子の空気輸送モデルによる地吹雪メカニズムの解明 -その4 ハイスピードカメラによるスプラッシュ過程の把握-2018

    • 著者名/発表者名
      大風翼,新屋啓文,大宮哲,根本征樹
    • 学会等名
      雪氷研究大会(2018・札幌)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Wind-tunnel experiments on splash process: three-dimensional particle track with high-speed cameras2018

    • 著者名/発表者名
      H. Niiya, S. Omiya, M. Nemoto, T. Okaze
    • 学会等名
      International symposium on snow and avalanche in Niseko
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Splash process due to a grain impact on granular bed2018

    • 著者名/発表者名
      T. Tanabe, H. Niiya, A. Awazu, H. Nishimori
    • 学会等名
      International symposium on snow and avalanche in Niseko
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a large-eddy simulation coupled with Lagrangian snow transport model2018

    • 著者名/発表者名
      T. Okaze, H. Niiya, K. Nishimura
    • 学会等名
      International symposium on snow and avalanche in Niseko
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Observation of the spatio-temporal variability of blowing snow2018

    • 著者名/発表者名
      M. Nemoto, K. Nishimura, S. Omiya, T. Sakurai, K. Shimoyama, H. Niiya, H. Haga, Y. Ito
    • 学会等名
      International symposium on snow and avalanche in Niseko
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a large-eddy simulation coupled Lagrangian snow transport model2018

    • 著者名/発表者名
      Tsubasa Okaze, Hirofumi Niiya, and Kouichi Nishimura
    • 学会等名
      International Workshop on Wind-Related Disasters and Mitigation
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 乱流境界層における固体粒子の非定常輸送2017

    • 著者名/発表者名
      新屋啓文,大風翼,西村浩一
    • 学会等名
      日本流体力学会 第31回数値流体力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 雪粒子の空気輸送モデルによる地吹雪メカニズムの解明 -その2 数値計算による境界層中の非定常な地吹雪の再現-2017

    • 著者名/発表者名
      大風翼,新屋啓文,西村浩一
    • 学会等名
      雪氷研究大会(2017・十日町)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 雪粒子の空気輸送モデルによる地吹雪メカニズムの解明 -その1 ラージ・エディ・シミュレーションに基づくラグランジュ型雪粒子輸送モデルの構築-2017

    • 著者名/発表者名
      新屋啓文,大風翼,西村浩一
    • 学会等名
      雪氷研究大会(2017・十日町)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 粒子の空気輸送モデルにおける時空間パターンの定量的解析2017

    • 著者名/発表者名
      新屋啓文,西村浩一,大風翼
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 粒度分布による粉体スプラッシュへの影響2017

    • 著者名/発表者名
      田邊章洋,新屋啓文,粟津暁紀,西森拓
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 乱流境界層における固体粒子の集団輸送モデリング2017

    • 著者名/発表者名
      新屋啓文,西村浩一,大風翼
    • 学会等名
      日本流体力学会 年会2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ラージ・エディ・シミュレーションに基づくラグランジュ型飛雪モデルの開発2017

    • 著者名/発表者名
      大風翼,新屋啓文,西村浩一
    • 学会等名
      日本風工学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Numerical Study of Splash Detail Due to Grain Impact on Granular Bed2017

    • 著者名/発表者名
      T. Tanabe, H. Niiya, A. Awazu, H. Nishimori
    • 学会等名
      European Geosciences Union General Assembly 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 新屋啓文のホームページ

    • URL

      http://hniiya.sakura.ne.jp/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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