| 研究概要 |
砕波帯の複雑性の原因は,言うまでもなく砕波自身にある.本来エネルギー散逸を伴わない波動エネルギーが砕波によって乱れエネルギーに変換され,最終的には熱散逸する.砕波によるエネルギー供給は水流を生み,物質輸送を活発化する.このような場では,既往の波・流れや漂砂の数理モデルが有効に機能しないことが危惧される.すなわち,既存のモデルの多くは,水塊分裂・再合体を伴う激しい水面変動には対応が困難であるし,既往の漂砂量式は底面せん断力を外力として定式化されており,例えば巻き波形の砕波で生じるプランジングジェットの砂面への衝突に起因する大規模な砂の巻き上げ等の現象は,想定外である.
さらに遡上域での浸透流の影響や波浪伝播に起因する海底面の作用水圧変動による海底地盤の液状化(流動抵抗の減少)など,砕波帯内の漂砂を取り巻く場は複雑性を極める.本研究では,波動・流れ・漂砂・海底地盤の4者相互作用系としての砕波帯のダイナミックスに対して,多角的なアプローチを行い,統合的な数理モデルの構築を目指す.
本年度は,100万超の粒子数を取り扱える計算コード(個別要素法および粒子法)を用いた多方面の応用計算を実施した.具体的には,個別要素法コードによる透過型砂防ダムのシミュレーション,粒子法コードによる浸水時地下街階段上の脚モデルに作用する流れと流体力の数値解析,同じく粒子法コードによるストリーム型数値魚道の開発を実施した.砕波現象に代表される複雑水面変動の数理モデルとしてのコードの有用性が,具体的な解析例を通じて実証されたと考えている.
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