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複雑な海底や構造物など任意境界形状での砕波現象の機構解明とその数値シミュレーション手法の開発を目的として理論的・実験的研究を行った。実験では、斜面上での進行性砕波、構造物前面での重複性砕波、潜堤上の砕波、また直立円柱に作用する砕波力など、種々の砕波様態を対象に実験を行った。得られた流速計、波高計や圧力計などのデータより渦度、歪度、Reynolds応力、水位などの時間・空間的分布特性について調べるとともに、これら諸量の周波数スペクトル、相関等の特性に関して検討した。これらの結果、(1)斜面上での進行性砕波では、流体塊の突入に伴ういわゆるSurface Layerにおける渦度、歪度の発生と消滅およびその時間的・空間的移動がエネルギー逸散と強い相関がある事等を明確にした。(2)直立壁面上での重復性砕波では、水面下の圧力はよく知られる双峰型の変動を呈し、水面上層部では衝撃波圧の非対称な変動をする。水位最大の直前に最大波圧が生じ、その直後には流体塊は自由落下状態となって壁面には、負圧が発生する。(3)潜堤上での進行波の砕波は、水深の急変により波峰の流体塊が潜堤上に打ち付けられ、水面上層部と潜堤上面に強い渦度の領域が生じ、大きなエネルギーの逸散がある事等を明らかにした。これらの実験結果をもとに数値解析モデルとして、(1)渦、乱れに伴うエネルギー逸散をReynolds応力として従来のPlandtle型により評価、但し混合長は渦の半径に相当する概念を導入。また、(2)流体塊の突入に伴う乱れの急激な変化に対応して、歪度の時間変化項により加速度の変化を考慮したモデルを考案した。従来のSMAC法の種々の改良を加えて数値シミュレーションした結果は、実験と良く一致し、数値モデルの妥当性を確認すると共に、砕波内部の圧力場、歪戸、渦度等の特性について調べた。なおGSMAC法の砕波過程の計算手法に関しては、その確立を目指して現在も進行中である。
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