粗度急変流れの乱流構造とそのバースト現象の解明

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03805043
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 禰津 家久 京都大学, 工学部, 助教授 (30109029)
• キーワード: 乱れ / 開水路乱流 / 粗面乱流 / 粗度急変流れ / レーザー流速計 / バースト現象 / 河床せん断応力 / 乱れ強度

研究概要

河川工学においては、河床や側岸の粗度が急変する流れが重要となることが多い。河床勾配が大きい河川では流れによる洗掘のために起こる河床低下を防止するために、河床にコンクリート張りやアスファルト張りの床止めや床固めを施工することが多い。また、河川の側壁に護岸工を施す場合でも、護岸工と護岸工との境界部で壁面粗度が急変することが多い。 このような流れでは、河床あるいは側岸は滑面から粗面へ、また逆に粗面から滑面へと急変し、粗度急変点から内部境界層が発達し、一様な流れに比ベてはるかに複雑な乱流構造をもつ。
滑面から粗面への粗度急変流れおいて、水工学上重要な壁面せん断応力がオーバーシュートするという特性を世界で初めて見い出した。これらの研究成果は、1991年に開催された第24回国際水理学会マドリッド大会で発表し、国際的に高い評価を得ている。
これらの成果に基づいて、さらに、粗度急変流れにおけるバースト現象の解明に挑んだ世界でも多分最初の研究例である。バースト周期の外部変数・内部変数の依存特性が検討された。この萌芽的ではあるが学術上きわめて重要な研究成果は、1993年パリで開催される第5回「乱流計測とモデリング」に関する国際会議で発表する予定である(論文採択通知あり)。

研究成果

• [文献書誌] I.Nezu: "Turbulent Structures over Dunes and its Role on Suspended Sediments in Steady and Unsteady Open-Channel Flows" 国際流砂とそのモデルに関するフィレンツェ会議論文集. 1. 165-190 (1991)
• [文献書誌] I.Nezu: "Response of Velocity and Sher Stress to Abrupt Irregularity of Bed Rougness in Streams" 第24回国際水理学会(IAHR),スペイン大会論集. A. 235-242 (1991)
• [文献書誌] I.Nezu H.Nakagawa: "Three-dimensional Structure of Turbulence and the Associated Secondary Currents in Urban Rivers" Environmental Hydrewlics,Balkema 出版. 1. 379-384 (1991)
• [文献書誌] A.Tominaga I.Nezu: "Velocity Profiles in Steep Open-Channel Flows" Journal of Hydraulic Eng,ASCE. 118. 73-90 (1992)
• [文献書誌] D.Naot & I.Nezu: "Hydrodynamic Behavior of Compound Rectangular Open Channels" Journal of Hydraulic Eng,アメリカ土木学会論文集(ASCE). 119. 390-408 (1993)
• [文献書誌] I.Nezu: "Field Measarements of Secondary Currents in Straijht Rivers." Journal of Hydraulic Eng アメリカ土木学会(ASCE)論文集. 119. (1993)
• [文献書誌] Nezu,I.: "Turbulence in Open Channel Flows" オランダBalkema出版社, 330 (1993)