| 研究概要 |
本研究の最終年度では,PIV法によって流れ場の可視化を行うとともに、LDAによる高精度な流速計測を行うことで,閉鎖場および風波・開水路混成場での風波発生下における組織構造の特性を解明した.得られた主な結果を列挙すれば,以下のようである.
(1)風波の発生によって乱れ構造は大きく変化するが,平均流速は乱れに比べ影響は少ない.瞬間構造は水面形状によって大きく変化し,風波の発生に伴い波による周期的な瞬間構造が現れる.時空間相関構造は閉鎖場と風波・開水路混成場という流れ場の違いによって大きな変化はみられなかった.
(2)風波発生下において自由水面近傍では流速変動の大部分が波に起因する変動によって支配されていて、自由水面近傍で発生する組織構造の解析には乱れの分離が必要である.風波発生下において自由水面近傍で発生する組織構造は,本研究で用いたウェーブレット解析によって分離した低周波変動成分で的確に抽出することができる.また,閉鎖場で発生する組織構造の発生要因は反流や2次流ではないことがわかった.さらに,閉鎖場のみならず風波・開水路混成場においても組織構造の発生が確認された.
(3)組織構造の挙動は低周波変動成分によって的確に捉えることができ,自由水面近傍で発生した組織構造は吹送流や平均流によって流下方向に移流しつつ下降することがわかった.また,自由水面近傍では大小の組織構造が発生し,大規模な組織構造は有義波高の約7倍の深度まで達することがわかった.さらに,組織構造は水面変動が小さくなっているときに発生しやすく,風波発生下における自由水面近傍での組織構造の発生は水面変動と関連していると考えられる.
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