任意海底形状における砕波変形の内部特性の解明

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08750636
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 山田 文彦 熊本大学, 工学部・環境システム工学科, 助手 (60264280)
• キーワード: 砕波変形 / 数値解析 / 可視化実験 / 境界適合座標 / 格子生成法 / Boundary-Fit法 / SMAC法 / 粘性流体

研究概要

本年度は、海底の影響を強く受ける浅海域での砕波変形に対して、室内実験と数値解析により、その内部特性の解明を試みた。
室内実験においては、一様斜面上での砕波変形はもとより、水深が急激に変化する潜堤上の砕波変形も対象に実験を行った。一様斜面上の砕波では見られない潜堤上砕波に特有な砕波形態の分類を行うために、砕波指標を整理するとともに、レーザー流速計および可視化手法を用いた内部特性の計測結果より、渦度・歪み度の空間分布と砕波形態との関連を示した。
数値解析においては、Navier-Stokes方程式を基礎方程式として用いるとともに、境界適合座標(Boundary-Fitted Coordinates)と格子生成法(Grid Generation)によるBoundary-Fit法(Boundary-Fitted Coordinate transformation technique)を用いて、複雑な海底形状と水表面に対応した数値解析手法の開発を行った。砕波変形を移動境界問題として捉え、その定式化と解析手法を示すとともに、計算精度の検証のため、一様斜面上での巻き波砕波を対象に計算を行った。砕波直前の計算結果とレーザー流速計および画像解析を用いた室内実験の結果とを比較し、本計算手法の妥当性を示した。
今後は、より複雑な海底形状での波浪変形解析を行い、計算手法の適用範囲や計算精度のより詳細な検討を行って行くとともに、砕波後の気泡混入の影響を調べるために、VOF法(Volume of Fluid)などの考え方を取り入れた数値解析手法を開発し、砕波時の内部特性を定量的に解明してゆきたい。

研究成果

• [文献書誌] 滝川清・山田文彦: "ビデオ画像解析とBoundary-Fit法を用いた砕波変形の内部特性に関する研究" 海岸工学論文集. 第43(1). 51-55 (1996)
• [文献書誌] Kiyoshi TAKIKAWA,Fumihiko YAMADA: "Internal characteristics and numerical analysis of plunging breaker" International Journal of Coastal Engineering. (搭載決定). (1997)
• [文献書誌] Kiyoshi TAKIKAWA,Fumihiko YAMADA: "Internal characteristics of breaking waves over submerged breakwaters" The 7^<th> International Offshore and Polar Engineering Conference (ISOPE-97 Honolulu). (搭載決定). (1997)
• [文献書誌] Fumihiko YAMADA,Kiyoshi TAKIKAWA: "Numerical method for analysis of breaking waves in shallow water using the Boundary-Fitted Cooerdinate Transformation Technique." The 7^<th> International Conference on Computing in Civil and Building Engineering (ICCCBE-VII). (発表予定). (1997)
• [文献書誌] Fumihiko YAMADA,Kiyoshi TAKIKAWA: "Numerical analysis of wave breaking over submerged breakwater" The 7^<th> International Conference on Computing in Civil and Building Engineering (ICCCBE-VII). (発表予定). (1997)