| 研究課題/領域番号 |
21K04271
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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 | 京都大学 |
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研究代表者 |
五十里 洋行 京都大学, 工学研究科, 准教授 (80554196)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 不規則波 / 人工リーフ / 被覆ブロック / 粒子法 / 数値シミュレーション / ネスティング / 連鎖的崩壊 / 砕波 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
海岸保全施設の一種である人工リーフでは，大規模な砕波の作用下において多数の被覆ブロックの飛散や捨石マウンドの変形といった被害が発生し得る．既往の実験研究において，様々な入射波条件の下で被害率の推定が試みられているが，被害率が上下する条件・原因については明らかにされていない．そこで本研究では，粒子法による数値シミュレーションを実施し，ブロック・捨石の周囲流体の圧力や流速等の詳細な情報から被害の原因について計算力学的に追究する．また，これまで粒子法では波高減衰の問題から不規則波について十分な再現例がなかったが，本研究ではこの問題を解決した新たな手法により不規則波伝播計算を試みる．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，砕波による人工リーフ被災過程を再現できる数値シミュレーションモデルの開発を行った．まず始めに，エネルギー保存性の高い粒子法の不規則波伝播計算への適用性を検討したところ，従来モデルであれば発生した波高減衰がほぼ見られない波高分布や周波数スペクトル分布が得られた．次に，鉛直二次元場で人工リーフ被災過程の数値解析を実施した．被覆ブロックの離脱の際の背後ブロック上への乗り上げについては良好に再現できた．最後に，三次元解析を実施した．被覆ブロックの乗り上げだけでなく，長時間継続したブロックの離脱やマウンドの変形など二次元計算よりもさらに再現性の高いシミュレーションが実施できた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
砕波による人工リーフの被災現象は，これまで数値シミュレーションを用いて再現されたことがなかった．したがって，人工リーフの被害推定を行うためには水理実験の実施しか選択肢はなかった．しかし，本研究において，数値シミュレーションによる再現が可能となったことは，今後の人工リーフの設計において実験・解析両面からの検討が可能となったことを意味し，その点において社会的意義は非常に大きい．また，本研究において，粒子法で不規則波計算が可能となったことを示した．これは粒子法の弱点の一つが解消されたということであり，今後の粒子法研究の発展に大きく貢献したと言える．
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