波動・流れ・漂砂・地盤相互作用系としての砕波帯のダイナミックスの構築

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14205072
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 酒井 哲郎 京都大学, 工学研究科, 教授 (30026182)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 浅野 敏之 鹿児島大学, 工学部, 教授 (40111918) ; 沖 和哉 京都大学, 工学研究科, 助手 (30293880) ; 後藤 仁志 京都大学, 工学研究科, 助教授 (40243068) ; 目見田 哲 関西電力総合技術研究所, シニアリサーチャー ; 前野 詩朗 岡山大学, 環境理工学部, 助教授 (20157150)
• Keywords: 波動 / 海底地盤 / 漂砂 / 数値移動床 / 粒子法 / 可視化 / 砕波・遡上

Research Abstract

砕波帯の複雑性の原因は,言うまでもなく砕波自身にある.本来エネルギー散逸を伴わない波動エネルギーが砕波によって乱れエネルギーに変換され,最終的には熱散逸する.砕波によるエネルギー供給は水流を生み,物質輸送を活発化する.このような場では,既往の波・流れや漂砂の数理モデルが有効に機能しないことが危惧される.すなわち,既存のモデルの多くは,水塊分裂・再合体を伴う激しい水面変動には対応が困難であるし,既往の漂砂量式は底面せん断力を外力として定式化されており,例えば巻き波形の砕波で生じるプランジングジェットの砂面への衝突に起因する大規模な砂の巻き上げ等の現象は,想定外である.
さらに遡上域での浸透流の影響や波浪伝播に起因する海底面の作用水圧変動による海底地盤の液状化(流動抵抗の減少)など,砕波帯内の漂砂を取り巻く場は複雑性を極める.本研究では,波動・流れ・漂砂・海底地盤の4者相互作用系としての砕波帯のダイナミックスに対して,多角的なアプローチを行い,統合的な数理モデルの構築を目指す.
本年度は,種々の粒径が混合した土砂流が水面に突入する過程を例に,流体のLagrange型ソルバーである粒子法と粒状体のモデルである個別要素法を融合した固液2相流モデルを構築した.さらに,ハイスピードカメラを用いたシートフロー漂砂過程の分級機構の実験を進めて,個別素法型の数値移動床の並列化に対応した検証データの収集を実施した.

Research Products

• [Publications] 後藤, 林, 安藤, 鷲見, 酒井: "砂礫混合層を伴う混相流解析のためのDEM-MPS法マルチスケールリンクの開発"海岸工学論文集. 第50巻. 26-30 (2003)
• [Publications] 酒井, 後藤, 原田, 井元, 大野: "被圧海底地盤の流動化による護岸前面の捨石群端部の沈下過程"海岸工学論文集. 第50巻. 861-865 (2003)