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2023 年度 実績報告書

跳水内部の空気混入と流速の特性に対する模型縮尺の影響

研究課題

研究課題/領域番号 19K04624
研究機関日本大学

研究代表者

高橋 正行  日本大学, 理工学部, 教授 (10318363)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
キーワード跳水 / 射流 / エネルギー減勢 / 空気混入率 / 流速特性
研究実績の概要

スルースゲート下流側の射流の流速・水面変動特性に対する縮流部フルード数の影響が示された.また,射流の乱流境界層発達状態と水面変動の関係が示され,乱れが十分に発達する必要流下距離が示された.流入射流の乱流境界層が未発達の場合の跳水(UD)と十分に発達した場合の跳水を対象に,跳水内部の流速特性が示され,跳水内部の流速特性に対する流入射流の乱流境界層発達状態の影響が明確にされた.
跳水内部の流速特性に対する検討については,UDを対象に跳水始端断面のフルード数 F_1[=V_1/(gh_1)^0.5, h_1は跳水始端水深,V_1は跳水始端断面の断面平均流速,gは重力加速度] をF_1= 5.2とし,レイノルズ数 R [=V_1h_1/ν,νは水の動粘性係数]の値を 1×10^4から1×10^5の範囲で系統的に変化をさせ,跳水内部の流速特性の実験的検討を実施した.その結果,跳水内部の流速特性に対するレイノルズ数の影響が示された.
跳水内部の空気混入特性については,UDを対象にF_1=5と7の場合のRの値を 1×10^4から1×10^5の範囲で系統的に変化をさせ,跳水内部の空気混入率の測定を行った.その結果, R<4×10^4-6×10^4の場合,Rの値が小さくなると跳水内部の空気混入率が小さくなった.特に,R=1×10^4の場合,跳水内部への空気混入が小さくなり,目視観察においても跳水内部への空気泡の混入が少なくなっていることが確認された.一方,R>4×10^4-6×10^4の場合,Rに関わらず跳水内部の空気混入率の大きさは一定であることが示された.以上より,UDを対象に跳水内部の空気混入率・流速分布が示され,空気混入率と流速特性に対するレイノルズ数の影響が示された.以上より,跳水内部の空気混入率・流速特性に対して粘性の影響を無視できないレイノルズ数の範囲が示された.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] ゲート直下に形成される跳水の空気混入特性に対するレイノルズ数の影響2024

    • 著者名/発表者名
      佐藤柳言,高橋正行
    • 雑誌名

      土木学会論文集

      巻: 80(16) ページ: 16046(1-7)

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Discussion of Effect of inflow conditions on the free-surface properties of hydraulic jumps2023

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Takahashi, Ryugen Satoh, Iwao Ohtsu
    • 雑誌名

      Journal of Hydraulic Research

      巻: 61(6) ページ: 920-923

    • DOI

      10.1080/00221686.2023.2283351

    • 査読あり
  • [学会発表] スルースゲート直下に形成される跳水の空気混入特性に対するレイノルズ数の影響2023

    • 著者名/発表者名
      佐久間 光希, 酒井 悠輔, 佐藤 柳言, 高橋 正行
    • 学会等名
      令和5年度土木学会全国大会第78回年次学術講演会
  • [学会発表] 定常跳水の乱れ強さの特性に対する流入射流の境界層発達状態の影響に関する実験的検討2023

    • 著者名/発表者名
      三井 洋平, 榊原 瑞生, 佐藤 柳言, 高橋 正行
    • 学会等名
      令和5年度土木学会全国大会第78回年次学術講演会
  • [学会発表] スルースゲート直下に形成される跳水の空気混入特性に対するレイノルズ数の影響2023

    • 著者名/発表者名
      佐久間 光希, 佐藤 柳言, 高橋 正行
    • 学会等名
      令和5年度(第67回) 日本大学理工学部学術講演会
  • [学会発表] ゲート直下に形成される定常跳水の流速分布と乱れ強さ分布に関する実験的検討2023

    • 著者名/発表者名
      三井 洋平, 佐藤 柳言, 高橋 正行
    • 学会等名
      令和5年度(第67回) 日本大学理工学部学術講演会
  • [学会発表] ゲート直下に形成される定常跳水の流速と乱れ強さ特性に関する実験的検討2023

    • 著者名/発表者名
      三井 洋平, 佐藤 柳言, 高橋 正行
    • 学会等名
      日本大学工学部第66回学術研究報告会
  • [学会発表] スルースゲート直下に形成される跳水の空気混入特性に対するレイノルズ数の影響2023

    • 著者名/発表者名
      佐久間 光希, 佐藤 柳言, 高橋 正行
    • 学会等名
      日本大学工学部第66回学術研究報告会

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公開日: 2024-12-25  

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