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本研究は高濃度流の構造を明らかにすることを目的として、二つの課題、1.エネルギー散逸に及ぼす砂粒子の濃度、粒径、粒子摩擦係数の影響、2.エネルギー散逸関数のモデル化と構成則・抵抗則を究明しようとするものである。
本年度は、とくに課題1.に焦点を絞って検討し、次のような成果を得ている。(1)平衡河床勾配に対する粒子径の影響は顕著であり、同一濃度の条件のもとでは、粒子径が小さいほど勾配は小さくなる。これは、粒子径が小さくなると、流れのクーロン的な摩擦力の働かない乱流層が形成されるためである。(2)局所平均流速分布の構造においても上述のことが裏付けられた。すなわち、河床面近傍においては粒子が層流的な運動をする領域が形成されるが、上層には乱流層が形成される。下層の層流域は粒子径が大きいほど厚くなる。(3)平均勾配ならびに流速分布の推定式は、定性的には水路実験の結果を説明するものの、かなり不合理な面もみられた。その原因が応力構造にあるのか、用いた流速分布の条件にあるのかを明らかにする必要がある。(5)本研究が対象としている現象は、流速場と濃度場を同時に議論しない限り問題は閉じない。これを進展させるためには、粒子接触に伴う圧力P_sの構造を明らかにすることが重要である。
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