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風波水槽の数値モデルを作成し実験結果との比較を通じて、以下の項目について検討を行った。
(1)離散化スキーム及び格子解像度、時間刻み幅の影響の評価
波のエネルギーの保存の観点から、各成分波の波長当たりまたは周期当たりに必要な離散点数を明らかにした。また、広いスペクトル幅の不規則波を効率的かつ安定に解くことが出来る計算スキームを検討した。検討は、有限振幅の定在波の理論界、表面張力を考慮した微小振幅波の理論界に対して行った。
(2)乱流モデルの検討
風による剪断が存在する気液界面では、気相側及び液相側にそれぞれ乱流境界層が発達する。これに対して、風波のスペクトル形成の観点から、最適な乱流モデルを検討した。検討は、波状の壁面上の空気の流れに対する実験結果を用いて行った。
(3)波の成長率の評価
規則波の風による成長率について、実験と比較して妥当な値が得られることを確認した。
(4)風波スペクトルの評価
風及び風によって誘起された吹送流の存在下での風波の角周波数スペクトルと波数スペクトルが再現されることを実験との比較により確認した。
(5)うねりの影響の評価
うねりが存在すると、風の剪断応力の分布が波の風上側で強く、風下側で弱くなると考えられる。うねりによる細波の抑制効果について実験と計算で一致する結果を得た。
2次元の仮定が成り立つ、風波の生成の初期段階について、実験とよく一致する結果が得られたため、来年度以降は計算結果の解析を進めるとともに、3次元の数値モデルを作成し、より発達した段階の風波を計算できるようにする予定である。
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