| 研究課題/領域番号 |
19K04624
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分22040:水工学関連
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| 研究機関 | 日本大学 |
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研究代表者 |
高橋 正行 日本大学, 理工学部, 教授 (10318363)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | 跳水 / 射流 / エネルギー減勢 / 空気混入率 / 流速特性 / 相似則 / エネルギー減勢構造物 / 模型縮尺の効果 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究課題では,高速水流のエネルギーの減勢に多く用いられている空混入水流の跳水を対象にする．また，これまでの申請者らの研究によって，模型縮尺の影響と呼ばれているものはレイノルズ数の影響によるものと推定されるが，本研究課題の広範囲な系統的実験によって，跳水の流況と内部特性に対する模型縮尺の影響因子と範囲とが明確となり，実設計に役立つ結果が得られるものと考えられる．さらに，水流中に空気混入するメカニズムも明らかにすることができるものと期待される．
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| 研究実績の概要 |
スルースゲート下流側の射流の流速・水面変動特性に対する縮流部フルード数の影響が示された．また，射流の乱流境界層発達状態と水面変動の関係が示され，乱れが十分に発達する必要流下距離が示された．流入射流の乱流境界層が未発達の場合の跳水（UD）と十分に発達した場合の跳水を対象に，跳水内部の流速特性が示され，跳水内部の流速特性に対する流入射流の乱流境界層発達状態の影響が明確にされた．
跳水内部の流速特性に対する検討については，UDを対象に跳水始端断面のフルード数 F_1[=V_1/(gh_1)^0.5, h_1は跳水始端水深，V_1は跳水始端断面の断面平均流速，gは重力加速度] をF_1= 5.2とし，レイノルズ数 R [=V_1h_1/ν，νは水の動粘性係数]の値を 1×10^4から1×10^5の範囲で系統的に変化をさせ，跳水内部の流速特性の実験的検討を実施した．その結果，跳水内部の流速特性に対するレイノルズ数の影響が示された．
跳水内部の空気混入特性については，UDを対象にF_1=5と7の場合のRの値を 1×10^4から1×10^5の範囲で系統的に変化をさせ，跳水内部の空気混入率の測定を行った．その結果， R<4×10^4-6×10^4の場合，Rの値が小さくなると跳水内部の空気混入率が小さくなった．特に，R=1×10^4の場合，跳水内部への空気混入が小さくなり，目視観察においても跳水内部への空気泡の混入が少なくなっていることが確認された．一方，R>4×10^4-6×10^4の場合，Rに関わらず跳水内部の空気混入率の大きさは一定であることが示された．以上より，UDを対象に跳水内部の空気混入率・流速分布が示され，空気混入率と流速特性に対するレイノルズ数の影響が示された．以上より，跳水内部の空気混入率・流速特性に対して粘性の影響を無視できないレイノルズ数の範囲が示された．
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