ラグランジ的追跡法による火山灰とシラスの河川内堆積分布と河川氾濫危険地域の予測

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09650570
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: 鹿児島大学
• 研究代表者: 鳥居 修一 鹿児島大学, 工学部, 助教授 (30180201)
• 研究分担者: 矢野 利明 鹿児島大学, 工学部, 教授 (60002052)
• キーワード: シラス / 火山灰 / 河川改修 / 固液二相流 / 乱流モデル / 数値解析

研究概要

河川を模擬した実験装置の製作と対応する数値計算コードの作成は、実際の河川は曲っていたり、狭くなったり、幅広くなったり、深くなったりしているので困難である。そこで、先ず第一段階として、曲りのない2次元流路の実験装置と対応する計算コードを完成させた。
曲りのない2次元流路は実際の河川でも存在するが、河川内に岩、堤防、橋の存在は流れの2次元性を失う。従って、そのようなものがない一様断面の流路を作製した。また、流体が流路内を流れる際、その2次元性が十分保持されるように流路上部にサージタンクと整流格子を取り付け、流れをCCDカメラを用いてモニターした結果、流れの2次元性は十分に保持的ていることが確認された。
作成した計算コードを使用して、2次元開水路に堆積物が存在する場合の流動特性を計算した結果、レイノルズ数が小さい場合、堆積物の後方に対称な渦が存在史、この渦は時間が経過しても変化しない。一方、堆積物の後方に形成された渦は、レイノルズ数の増加に伴い振動し、時間の経過と共に規則的に振動を始めることが分かった。このような流動特性は、堆積物の幅と2次元開水路幅の比によって異なることが分かった、即ち、2次元開水路幅に比べて堆積物の幅が著しく小さくない場合、流れは開水路と堆積物の間を通る際に拘束される傾向が見られる。
ここで計算を行なった堆積物の形は長方形としたが、これを実際の形状に近い菱形で行うことを計画している。

研究成果

• [文献書誌] Shuichi TORII: "A Numerical Study on Heat Transport in Turbulent Couette Flows in Concentric Annuli" Journal of Numerical Methods for Heat and Fluid Flow. 7. 81-94 (1997)
• [文献書誌] Shuichi TORII: "Heat Transfer Analysis of Turbulent Parallel Couette Flows Using Aniotropic k-ε Model" Numerical Heat Transfer,Part A. 31. 223-234 (1997)
• [文献書誌] Shuichi TORII: "Laminarization of Turbulent Gas Flow Inside a Strongly Heated Tube" Int.J.Heat and Mass Transfer. 40. 3105-3118 (1997)
• [文献書誌] Shuichi TORII: "Effects of Rotation on Laminarization of Gas Flow in a Strongly Heated Tube" ASME Proceedings of the 32nd National Heat Transfer Conference. 346. 133-138 (1997)
• [文献書誌] Shuichi TORII: "Numerical Heat Transfer in the Thermal Entrance Region of Turbulent Parallel Couette Flows in Concentric Annun" Computer Modeling and Simulation in Engineering. 3. 344-357 (1997)
• [文献書誌] Shuichi TORII: "Thermal Transport Phenomena of Turbulent Gas Flows in a Tube Heated with Extremely High Uniform Wall Temperature" Proceedings of the ASME Heat Transfer DIVISION. 353. 225-230 (1997)