沿岸油濁問題解析のための数理モデルの構築と数値シミュレーション手法に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550056
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 水藤 寛 岡山大学, 環境理工学部, 助教授 (10302530)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 河原田 秀夫 流通経済大学, 流通情報学部, 教授 (90010793)
• Keywords: 数値シミュレーション / 非ニュートン流体 / 数理モデル / 流出原油 / 数値解析 / 多孔性媒質 / 分散剤

Research Abstract

本研究では、タンカー事故等によって発生する原油流出事故における流出原油の海岸付近での挙動について数値シミュレーションを用いて解析し、分散剤(油処理剤)の使用をはじめとする事故対策立案の一助となるような指針を得ることを目的としている。流出原油は流体力学的には非ニュートン性を持ち、海岸付近でのその挙動を調べるには、海水、空気、原油のそれぞれが砂浜内部・外部で従う運動方程式を、それらの間の自由表面において課せられる境界条件のもとで同時に解くことが必要になる。これは一般的にいって非常に複雑な問題になるため、数学的な手法を用いてこれらを簡単な一つの数理モデルにまとめることが、数値シミュレーションを容易にする上で必要となる。すでにこれまでで簡単な状況に置ける超関数の意味での数理モデルを構築してあった。本研究ではこれを拡張して分散剤を散布した場合の再拡散までを統合的にシミュレートするシステムを構築する計画であるが、本年度はそのために必要な前段階として、より高精度の計算を行うための離散化方法を工夫し、表面張力の効果を取り入れたプログラムを開発した。また、これを用いてテスト計算を重ね、実験データと比較してプログラムの信頼性を確認する作業を進めてきた。その結果、原油の砂浜への浸透量について正しい結果を得るには、砂浜内部の流れについてより精度の高いモデルを用いる必要があることがわかってきた。砂浜に浸透した海水及び原油と砂の粒子の間に働く抵抗力・摩擦力については、砂浜を多孔性媒質として扱う簡単なモデルをすでに導入してあるが、これらをより高精度化することが当面の課題であることがわかった。次年度においてこの研究を完成させるために、特に砂浜内部の流れについてのアルゴリズムを改良し、その上で分散剤の効果についてのシミュレーションシステムを構築してゆく計画である。

Research Products

• [Publications] Baba, Kawarada, Nishijima, Okada, Suito: "Waves and Tidal Flat Ecosystems"Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York. 164 (2003)