| 研究課題/領域番号 |
62550375
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| 研究種目 |
一般研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
水工学
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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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| 研究期間 (年度) |
1987 – 1988
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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.内部跳水に特徴的に観察される反転流動の解析
二層流系に観られる内部跳水の流動と混合機構について検討した。水理実験より、内部跳水はその主流界面沿いに反転流域を有する特徴的な流動形態を示すことが明らかになった。その成因は開水路跳水のローラーと同様であるが、反転流動の層厚や流量は予想以上に大きい。しかも、反転流と放流主流との間で大規模な循環を形成していることが判った。主流を被覆した反転流は主流の周囲環境水の連行を直接的に阻害している。内部跳水は強い乱れと莫大なエネルギー逸散をともなう密度界面の不連続現象であるにもかかわらず、混合率が極端に小さいことに、この反転流動が関与していると考えられる。そこで、この反転流動の特性を考慮した運動量保存則に基づく三成層流モデルを展開した。この理論は、既往の理論では説明できなかった連行係数と密度フルード数との関係を合理的に説明することが確認できた。
2.漸拡水路における内部跳水の流動解析
河口形状を模倣した漸拡水路における内部跳水の流動特性を実験と理論の両面から検討した。内部跳水の形状を放物形と仮定することにより圧力の流下方向成分の算出が可能となり、運動量保存則を拡大する内部跳水の解析にも適用できる。理論結果は実験結果と比較検討された。
3.代数的応力モデル(ASM)の表層密度噴流への適用
二方程式乱流モデルのうち乱流構造の非等方性を考慮できるASMを定式化し、表層密度噴流への適用を試みた。適用に際して、自由水表面の存在が鉛直方向乱流に及ぼす減衰効果およびε方程式における浮力生成項の評価を基礎的に検討した。その結果、ASMは表層密度噴流の流動・乱流構造を良好に予報することが分った。内部跳水は反転流を伴うため、計算の安定が悪い。現在、プラグラムを改良中である。
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