| 研究概要 |
砕波現象を対象として,数値シミュレーション並びに内部流速場の実験的把握を行なった.
筆者らはスロッシングの解析に向けて,Lagrange表記に基づく数理モデルを開発したが,これは殆んどそのままの形で重複性砕波の解析にも適用できることがわかった. 引き続き圧力を主たる未知量とするより実用的な計算方式の検討が進行中である. 現時点では固定境界における境界条件の設定法に難点が残されており,その合理化により計算の安定性が向上するものと考えている.
小型の専用水槽を製作し,油水二層境界に発生する緩慢な波動を観察したが,この場合重力に比して表面張力の効果が相対的に卓越し,水面波動とは質的に異なる現象となる. そこ亭,通常の実験水槽にスポンジの小片を投入し,その動きを撮影したVTR画像から内部流速を推定することとした. 一連の実験を通じて砕波時点以前の流体運動がほぼ渦なしの現象と見なし得ることが確認された. 数値解析の結果を見ると砕波直前の段階における波頭部流速の急激な流大が十分に説明されていない. 爾後の砕波変詩過程を計算機上で再現するためには,この差異を解消することが当面の問題である.
より稠密な流速場の測定によってこうした砕波の水理機構を調べるためには,微細かつ多量の水中物質の移動を調べる技術の確立が望まれる. 本研究においては多量の本屑を水中に投入し,高速度VTR装置およびマイクロコンピュータシステムを併用してその分布形態をディジタルデータ化した. 時間ずれのある2つの画面中の微小画素群を平面相関によって対応づけ,流体要素の移動速度を知る方法は十分実用に耐えるとの結論に達した. この方法は流体要素の回転,すなわち渦度の直接測定にも拡張する見通しが立てられている.
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