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

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09650570
• 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: 河川改修 / 固液二相流 / 橋脚まわりの流れ / 現地調査 / 数値解析

研究概要

河川橋脚を模擬した実験装置の製作と対応する数値計算コードを完成させた。
曲りのない2次元流路に橋脚が存在する場合の流れの可視化結果と数値解析結果を得た。特に、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ながら、流れの様子を記録した。
作成した計算コードを使用して、2次元開水路に橋脚(解析では、これを2枚のプレートで模擬している)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し、この渦は時間が経過しても変化しない。また、この様な挙動はレイノルズ数が増加しても大きくは変化しなかった。一方、プレート間距離を広げた場合、低レイノルズ数領域の流れは先の結果とほぼ同じであったものの、橋脚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、プレート間に発生する渦の特性によって影響されることが数値解析と可視化実験で明らかとなった。
河川氾濫を引き起こす河川の現地調査を行った結果、河川下流域での河川改修は終了し、流路幅、深さが改善されていることが確認された。一方、河川中流域、上流域では、まだ改修工事が継続されているが、豪雨にも耐えうるだけの流路幅の改善がなされていることが分かった。

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: "Flow Transport Phenomana over Diamond-Shaped Cylinders" ASME 1998 International Mechanical Engineering Congress.5262. 1-6 (1998)
• [文献書誌] Shuichi TORII: "Flow over a slot-perforated Flat Surface between Two Parallel Plates" Proceedings of 8th International Symposium of Flow Visuarization,. 006. 1-8 (1998)
• [文献書誌] Shuichi TORII: "Numerical Analysis of Unsteady Marangoni Flow in a Square Cavity under Reduced Gravity" Proceedings of the ASME,Heat Transfer Dlvision. 361. 85-91 (1998)