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2016 年度 実績報告書

港湾構造物における減災・防災対策のための数値設計法の革新

研究課題

研究課題/領域番号 15K18129
研究機関国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所

研究代表者

鶴田 修己  国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 港湾空港技術研究所, 研究官 (30747861)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード粒子法 / 移動境界条件 / 固液混相流 / 解像度可変スキーム / 高精度粒子法 / マルチフィジクス
研究実績の概要

H27年度では,(a) 高精度固液混相流モデルの開発および既往実験との比較検討,(b) 解像度可変型スキームのベンチマークテストのための水理模型実験の実施,(c) 解像度可変型スキームの開発を進めた.これらの研究を進める中で,以下の2点が重要課題として新たに浮上した.1)移動境界条件に対する流体挙動の再現性の向上,2)移動境界条件モデルの高精度化.H27年度は,この2点に加え,前年度の計画に則り,3)固液混相流モデルの高精度化および洗掘実験の再現計算を通したベンチマークテストを実施した.
1)H27年度に導入していたSPPスキームは,MPSの従来型カーネル関数にのみ対応する形式でモデルが構築されていた.そこでH28年度では,SPPスキームを高次型カーネル関数(Wendland kernel)にも対応した汎用型スキームとして改良を施し,移動境界条件に対する圧力擾乱の改善を図った.提案モデルの再現性の向上については,スロッシング現象を対象とするベンチマークを通して確認を行った.
2)先に導入済みの高精度自由表面境界条件モデルの応用から,移動・固定両境界条件に対応する高精度壁面境界条件モデル(WPPスキーム)を新たに構築した.本モデルを用いて,土石流の流動・堆積過程やダムブレイクを対象とした数値シミュレーションを実施し,WPPスキームによって圧力擾乱の抑制とともに計算コストが大きく改善をされることを既往の境界条件モデルとの比較から確認した.
3)津波に代表される構造物背後の越流水塊による局所洗掘を対象とする水理模型実験を実施し,併せて,開発した固液混相流モデルを用いた再現計算を実施した.本ベンチマークテストでは,実際の砂粒径に依存した洗掘現象の相似則が計算粒子径に対しても擬似的に適用可能であることを確認し,開発モデルの実務計算への適用に際しての基礎的な検討を進めた.

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] 高精度自由表面境界モデルを用いた粒子法のスロッシング現象への適用2016

    • 著者名/発表者名
      鶴田修己・後藤仁志・鈴木高二朗・Abbas KHAYYER・下迫健一郎・五十里洋行
    • 雑誌名

      土木学会論文集B2(海岸工学)

      巻: B2-72 ページ: I_49-I_54

    • DOI

      http://doi.org/10.2208/kaigan.72.I_49

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Naoki Tsuruta, Hitoshi Gotoh, Eiji Harada, Abbas Khayyer2017

    • 著者名/発表者名
      A stable solid-liquid multiphase flow simulation by projection-based particle method
    • 学会等名
      The 12th SPHERIC International Workshop
    • 発表場所
      Ourense, Spain
    • 年月日
      2017-06-13 – 2017-06-15
    • 国際学会
  • [学会発表] 3D simulation of a debris flow by accurate DEM-MPS method2016

    • 著者名/発表者名
      Tsuruta, N., Harada, H. and Gotoh, H.
    • 学会等名
      The 3rd symposium on two-phase modeling for sediment dynamics in geophysical flows (THESIS-2016)
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2016-09-12 – 2016-09-14
    • 国際学会
  • [学会発表] Particle Simulation considering the Sand-Scale-Effect for Scour behind the Breakwater due to Tsunami with Hydraulic Experiment2016

    • 著者名/発表者名
      Tsuruta, N., Suzuki, K. and Kita, T
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Computational Methods (ICCM2016)
    • 発表場所
      California, USA
    • 年月日
      2016-08-01 – 2016-08-04
    • 国際学会
  • [学会発表] A novel refinement technique for projection-based particle methods2016

    • 著者名/発表者名
      Naoki Tsuruta, Hitoshi Gotoh, Abbas Khayyer
    • 学会等名
      The 11th SPHERIC International Workshop
    • 発表場所
      Munich, Germany
    • 年月日
      2016-06-14 – 2016-06-16
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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