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砕波変形過程の画像解析を行うにあたり、まず従来の画像解析によって得られた流速場が、質量保存則をどの程度満足しているかについて空間的に調べ、流体内部に比較して底面境界や自由表面付近において質量保存則が満足されにくいという問題点を明らかにした。また、画像解析の精度向上のため、最小限の補正で質量保存則を満たすように、マスコンモデルを画像解析結果に適用するハイブリッドな補正方法を提案し、その有効性と解析精度について検証した。
砕波変形過程の数値解析にあたり、複雑な自由表面形状や海底形状に対応した解析を行うために、境界適合座標系と数値格子生成法を組み合わせたBFC法を開発した。一様斜面上での巻き波砕波の計算を行った。計算より、波形の切り立ちから巻き込みが形成されるまでの変形過程を再現し、レーザー流速形や画像解析との比較より流速の計算精度を定量的に確認した。
砕波変形過程の3次元数値シミュレーションが可能な高精度数値造波水槽の確立を目指し、汎用性に優れたVOF法を採用し、その弱点である自由表面の認識精度や質量保存性の精度向上させる方法を提案した。VOF法の弱点である自由表面の認識精度や質量保存性を向上させる方法を提案するために、1次元の線形移流方程式を対象に、数種類のスキームについてその数値拡散などを比較した。その結果より、CIP法にDigitizerを組合せ、さらにTangent変換の際の係数を0.85とすることで、より数値拡散を押さえ、不連続面をシャープに取扱えることを示した。
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