| 研究課題/領域番号 |
62550375
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
中辻 啓二 大阪大学, 工学部, 助教授 (10029324)
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| 研究分担者 |
道奥 康治 神戸大学, 工学部, 助教授 (40127303)
室田 明 大阪大学, 工学部, 教授 (50028924)
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| キーワード | 内部跳水 / 表層密度噴流 / 成層せん断流 / 乱流構造 / 混合 / 連行 / 乱流モデル |
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| 研究概要 |
1.漸拡水路における内部跳水の流動解析
内部跳水の生起する河口部は流下方向に断面形状が漸拡する水路であることから、漸拡水路における内部跳水の挙動を実験と理論の両面から検討した。実験で設定した拡がり角度θは0°、5°、10°であり、共役水深比、混合率、跳水長と上流側密度フルード数Fd_0との関係を求めた。運動量保存則を拡大する内部跳水に適用するには側面全圧力を算定する必要がある。実験から界面形状を放物線で近似することにより圧力を算出する。同じ放流条件Fd_0に対して得られる共役水深比と下流側密度フルード数はθの減少とともに増加し、混合率はθの増大とともに増加する傾向にあることがわかった。この理論結果は実験値と良好に一致している。
2.代数的応力モデル(ASM)の成層せん断流への適用
二方程式乱流構造の非等方性を表現できるASMの成層せん断流への適用を試みた。適用に際して、水表面の存在による乱流の鉛直方向成分の減衰効果の表現、および粘性消散率εの輸送方程式の浮力生成項の評価を、表層噴流ならびに表層密度噴流の実測値と比較することにより、基礎的に検討した。その結果、ASMは表層密度噴流の流動・乱流構造および連行係数と密度フルード数との関係を良好に説明することが分った。さらに、乱れや乱流輸送の減衰が成層安定度の指標である勾配型リチャードソン数の関数で表示されることを確認できた。本モデルを内部跳水の流動解析に適用したところ、計算の安定が非常に悪く、期待した成果を得られなかった。これには内部跳水に特徴的に知られる反転流動の影響が推測される。強い循環を有し、且つ水表面を有する流動場を計算するためには、水表面条件の取扱いに工夫が必要となる。
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