| 研究概要 |
開水路流れに発生する組織渦やそれに伴って発生する土砂輸送現象は,洪水の増水期と減水期とでは全く異なる特性を示すことから,流れの非定常性や空間的な河床形状などの変化による乱流構造や組織渦に及ぼす影響を解明することが重要となる.さらに,等流状態の開水路乱流においては,自由水面の存在によって乱れの非等方性が誘発され,乱れ強度分布に開水路特有の変化が観察される.特に,Froude数が1に近い限界流状態では,水面変動などの低周波成分によって,普遍関数分布から系統的なずれを示すことが指摘されている.したがって,非定常開水路流れでは,定常時より水面変動の影響が大きくなり,このような乱流特性量の変化が観察されるものと推測される.
本研究では,水流に非接触でかつ高精度なレーザー流速計(LDA)の利点を生かして,底面近傍の領域だけでなく,ベースフロー水深からピーク時まで変化する領域,すなわち水深増加領域を詳細に乱流計測し,乱流特性量の時間変化,せん断応力特性,自由水面の時間的変化による影響等について理論的・実験的考察を行った.その結果,底面近傍の内層においては平均流速分布や乱れ特性に非定常性や2次流の影響が見られず,壁面の影響の方が支配的であり,ほぼ定常等流時で観察されるものと一致した.一方,水面付近の外層,特に水深増加領域において非定常性の影響が大きく現れ,平均流速の変化,乱れ強度分布などにその傾向が観察された.
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