砂丘移動現象の解明と植生利用による制御

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08680549
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: お茶の水女子大学
• 研究代表者: 河村 哲也 お茶の水女子大学, 人間文化研究科, 教授 (40143383)
• 研究分担者: 林 農 鳥取大学, 工学部, 教授 (00093063) ; 佐藤 浩史 お茶の水女子大学, 人間文化研究科, 教授 (10017197)
• キーワード: 砂丘移動 / 植生の効果 / 数値シミュレーション / 鳥取砂丘 / 円柱まわりの流れ / 砂の輸送 / 表面摩擦 / 移動速度と高さの関係

研究概要

平成8年度の研究では、風による砂丘移動の数値シミュレーションに対する2次元層流計算の計算法の確立をおこなった。そして初期に二等辺三角形形状をした砂丘の移動の仕方や、移動速度と砂丘の高さの関係などを調べた。
本年度は3つの方向で昨年の研究を発展させた。まず植生が砂丘移動に及ぼす効果を取り入れるため、基礎方程式に植生による抵抗の項をつけ加え、実際の鳥取砂丘の-断面の形状を用いて計算を行った。植生部分の抵抗係数は一定にしたが、典型的な植生の分布形を5種選び、それぞれが速度場など流れに及ぼす影響を定量的に調べた。
つぎに3次元の任意形状領域での流れ場の計算コードを開発し、さらに実際の鳥取砂丘の地形をもとに計算領域をつくり、流れ湯の計算を行った。そして鳥取大学乾燥地研究センターの観測結果と比較して定性的によい一致を得た。現在このコードに砂丘の移動の効果を取り入れる修正を行っている。そのとき、砂面に立てられた円柱まわりの流れの計算をテスト計算として行った。そして円柱と地面の間に生成される馬蹄形渦と砂との相互作用により、風上側の円柱前面の砂面が掘り下げられ、後面に積もることが明らかになった。なお、この円柱まわりの流れのモデルを利用して、表面摩擦と砂の輸送量の関係を定量的に調べるための風洞試験も分担者によって行われている。
そして3番目として、計算に乱流の効果を取り入れることも検討している。現在は乱流モデルのチェックとして傾斜のゆるいバックステップ流れを例にとって主として代数モデル、2方程式モデルの計算を行い、モデルの検討を行っている。

研究成果

• [文献書誌] 河村哲也: "数値流体力学と環境シミュレーション" 理研シンポジウム : スーパーコンピュータと専用計算機における計算科学講演要旨集. 46-54 (1998)
• [文献書誌] Tsutomu HAYASHI: "Laminar Transition and Turbulent Flow through Star-Conduits" Proc.Int.Cunf.on Fluid Engineering, JSME centennal grand cont.3. 1661-1666 (1997)
• [文献書誌] 渡部亜矢子: "低から中程度のエネルギーによる陽子・水素原子、衝突の可視化" 可視化情報. 18. 23-28 (1998)
• [文献書誌] Hiroshi Sato: "Electron Density of the pseudoーH_2 Molecules at Nucleus" Abstracts of ×× ICPEAC (Vienna Austria). TH 105. (1997)
• [文献書誌] 管 牧子: "低マッハ数近似による熱対流の数値シミュレーション" 第2回環境流体シンポジウム. 463-464 (1997)
• [文献書誌] 鷲 三智恵: "磁場勾配のある空気取り込み口流れの数値シミュレーション" 第11回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 483-484 (1997)
• [文献書誌] 河村哲也: "朝倉書店" 流体解析II, 192 (1997)
• [文献書誌] 河村哲也: "共立出版" 工系数学講座(10)応用偏微分方程式, 218 (1998)