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貯水池内に侵入する濁泥流や冷水流をシミュレ-ションするために、水槽内の傾斜底面上を流下する下層密度流について室内実験を行い、乱流モデルによりその運動を解析する手法を開発した。
実験は淡水で満たされた水槽内に所定の傾斜角で傾斜板を設置しその上を塩水を一定の流量で流下させることにより下層密度流を発生させた測定は密度流先端部に注目して行い、導電率計により塩分濃度を、水素気泡法により流速分布および乱れ分布を測定した。また密度流先端部の形状変化と運動特性は、ビデオカメラにより撮影したテ-プをストップモ-ションアナライザ-を用いて解析した。その結果先端部の移動速度と最大暑さは、一定の初期流下距離を経た後は一定値になること、又それらの値は傾斜角の関数で表されることを示した。流速分布と濃度分布の特性は、先端部においては定常部に比べて、一般に下流側に向かって凸形をしていた。従って先端部での流速分布の無次元プロットは底面を離れるにしたがって合わなく成ることが分かった。得られたデ-タから下層密度流れの連行係数を計算し、本ケ-スの場合にも、既往の説のように、密度フル-ド数で表現できることを示した。
このような流れの数値解析手法として、近年種種の問題の解析に成功しているKーε乱流モデルを採用し既に研究代表者が成功している下層密度流定常部流れの解析プログラムを拡張して先端部の解析に適用した。微分方程式の離散化法は有限体積法であり、流れ場全体について解くプログラムを開発した。数値計算により得られた流速分布は実験により得られた分布と良好な一致を示した。
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