| 研究概要 |
本年度は鉛直2次元における非線形不規則数値波動モデルの開発を行うと同時に,モデル化およびその検証実験に利用される平面不規則造波水槽を完成させ,多方向不規則波における造波実験を可能にした.
鉛直2次元モデルの開発に必要となる浅海波動場の鉛直構造を明らかにするため,2次元造波水路を用いた実験を行った.まず,これまで研究の遅れていた遡上域における水の動きを把握するため,遡上計を開発し,遡上域の流体運動を精度よく捉えることを可能にした.次いで一様勾配のみならずバー型やステップ型の地形を含む様々な海底地形モデルを製作し,規則波および不規則波を入射させた場合について,水面変動,流速の場所的分布,および遡上波形を測定した.それらのデータを処理し,波高分布や乱れ強度の分布等を求め,特に戻り流れの強度や分布を明らかにした.
鉛直2次元モデルの基礎方程式としては磯部(1994)により提案された非線形緩勾配方程式を採用し,計算の効率化を図ると同時に,長周期波を含む任意の波を造波可能とするため造波境界の設定方法を確立した.また,乱流モデルを導入し,砕波による水面付近での乱れの発生項を付加することによってエネルギー減衰やせん断力を物理現象に沿って評価した.さらに,遡上域を考慮するため岸側における移動境界条件を定式化の定式化を行った.以上により,任意の海底地形における任意の不規則波を造波した場合に,深海から砕波帯・遡上域までの波形,流速分布,乱れ分布等を計算可能なモデルを確立し,実験結果による検証を行った.
これらと平行して,3次元模型実験を行う準備として,多方向不規則造波装置の増設を行い,造波板付近における減衰定常波の影響を考慮した造波理論を定式化し,それに従って造波板を制御することで,多方向不規則波の高精度の造波を可能とした.
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