| 研究概要 |
砕波帯内の3次元流速場・水粒子軌道の解明のため,以下の研究方法によりそれぞれ重要な結論が得られている.
1. 中立粒子運動の3次元ビデオ解析
・砕波時の混入気泡の影響を低減するため中立粒子に蛍光塗料を塗布しブラックライトを照射しビデオカメラを2次元水槽の上面及び側面からから撮影する3次元水粒子追跡実験方法を提案した.
・統計解析及びwavelet解析により,砕波時にはほぼ2次元的であった流体運動が砕波過程を通して3次元性が強化され,2次元的な運動エネルギーが徐々にスケールダウンすることが明らかになった.
・同様な解析により,水平及び鉛直方向に方向性をもつエネルギーが水深が浅くなるにつれ方向性を失うことが明らかになった.
2. 3次元Large Eddy Simulation
・低レイノルズ数補正を行った高精度数値計算法を適用したLarge Eddy Simulationにより初めて砕波後の3次元流速場の数値的再現に成功した.
・砕波ジェット着水直後に水平ローラー渦だけでなく縦渦及び旋回渦が生成されることが明らかになった.
・混入気泡の観測により指摘されてきた3次元斜行渦は,これらの渦成分の効果によって生成されると考えることができる.
2次元造波水路のような側壁を持つ領域では,特に縦渦が顕著に発達し整構造が強化される.
・生成された大規模渦整構造は,ボア領域において崩れ,発達した乱流に遷移する.この渦は戻り流れによって沖側に移流され次の砕波の3次元流速構造に大きな影響を与える.
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