| 研究概要 |
海岸侵食を防止する新しい漂砂制御方法を構築するための初期段階においては,砕波による砂の浮遊現象の構造を解明しなければならい.そこで,本研究では水理実験と数値計算により,砕波時の波内部の渦や乱れの分布と海底砂の浮遊現象を定量的に明らかにすることに主眼をおいて,研究をした.1)砕波形式の相違による浮遊した砂の移動速度の時空間分布は,水中に砂粒子が混在する固液2相流において,砂粒子の移動速度を究明する実験Iと水粒子速度を考究する実験IIを実施することより明らかにした.実験Iでは,砕波点周辺での砂の移動状況を白黒色調の可視化画像内にトレーサとして記録し,PIV法と3D-PTV法により,砕波に伴って砂が浮遊・移流・拡散・沈降するときの速度を求めた.実験IIでは固液2相流での水粒子速度をPIV法と3D-PTV法により計測し,.実験IIのトレーサは水中に投入した比重が水に近いナイロン12とする.この実験では,固液2相流における水粒子速度を計測するので,白黒色調の可視化画像に砂が撮影されないように,砂を黒色に塗装し,ナイロン12のみが撮影されるようにする工夫した.以上の実験より明らかにした固液2相流での砂が浮遊・移流・拡散・沈降する速度と水粒子速度の関連を検討し,2)砕波に伴う浮遊砂の移動速度特性を究明した.また,自由界面の解法としてMARS法を採用した標準k-ε乱流モデルにより,気液2相流における砕波時の流速分布を算定した.計算への入力条件として,計算領域や入射波条件を実験I・IIと同様な諸元で設定し,水深データには実験IとIIから得た地形情報を与え,バー型地形を考慮した速度場を算定する.この速度場から気液2相流での渦度分布と乱れ強度の時空間変化を把握し,3)砕波形式の相違による気液混相流場での渦構造を明らかにした.
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