| 研究概要 |
揺動する水生植物が存在する水路において、その植物による流れ特性を平均流速、乱れ強度およびレイノルズ応力の測定とその理論的解析とを比較することによって解析した。また、流れによる植物の変形と流速との関係を、植物の物理的特性、すなわち曲げ剛性との関係で解析した。
実験で使用した水生植物は、佐賀地方で多く見られる「くろも」と「やなぎも」である。実験は長さ7m,高さ0.4m、幅0.4mの水路で、水路中央部0.9mに等間隔に植物を配置させ、それぞれ流れと植物の長さを変えて実施した。
本研究では、流れは等流状態で植物の揺動による効果は陰的に他のパラメータに含ませるモデルを考えた。また、水性植物の流れによる変形は静力学に基づいて基礎方程式をたてた。流れの場は、水生植物内の流れとその外部の流れに分けて方程式をたてた。植物内部では、流水阻害がおこり、それにより流れの逓減や乱れの逓減がおこるため、レイノルズ応力と粘性によるセン断力を、植物外の流れに対してはレイノルズ応力のみを考える。実験値と理論値との比較はほぼ満足できる結果をえた。植物の流れによる変形は、流水中の植物に作用する抵抗力が植物の射影面積と流速の2乗に比例すること、植物の任意点における曲げモーメントと植物の変形量の関係を静力学的に考慮することから基礎式をたてた。実験結果は理論値をよく再現した。
なお、現在植物群による底質の移動・堆積現象について実験を継続している。
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