| 研究概要 |
高速VTR画像の処理に基づく水理計測システムの面では、ディジタル・データ化の分解能を高め、データ解析を高速化する器材面の強化により、データの精度および信頼性の向上が計られた。また画像データ解析のためのソフトウェアに関しては、輝度勾配法の導入により、その能率が大きく高められた。こうした実験手法の改良は、重複法、進行性の砕波の鉛直断面内流速場の一層明確な把握を可能とした。結果として、波頂部の圧力低下に伴ない、近傍水塊が全体の流体運動から独立して自由放体運動に近づく過程が観察された。これが砕波現象の実体と思われる。ただし、進行性の砕波においては水粒子の水平速度がこうした破縦に直接関係するのに対し、重複性砕波では重力加速度を基準とした鉛直速度増大の状況が支配的要因となる。
一方、ラグランジュ表記に基づく数値解析の面では、圧力解法の不安定要因となる計算上の渦度を緩和補正により解消する手段が検討された。現在のところ物理的不安定の発生直前までの水理機構が解析され、少なくとも定性的には上述の実験的知見が裏付けられた。以上により、合成波を含む一般の波について、圧力もしくは水表面近傍の圧力勾配の低下が最も本質的な砕波指標となるものと推測される。
砕波現象の巨視的把握を目的として、別途一連の水路実験が実施された。結果として、急傾斜海浜におけるspilling,plunging,callapsing,surging等の砕波形態の出現領域が沖波波形勾配と海底勾配を用いて明確に区分されることがわかった。また砕波帯内に形成される斜降渦ならびに水平渦がそれぞれ砕波波高と砕波時波速を用いて定義されたレイノルズ数、およびさらに海底勾配を含む無次元数の異なる領域で発生することが知られた。
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