2004 Fiscal Year Annual Research Report
吹送流の新しいパラダイム-強風下吹送流-に向けた海面バースト層の実証とモデル化
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16360243
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
安田 孝志 岐阜大学, 工学研究科, 教授 (10093329)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 智尚 岐阜大学, 工学研究科, 助教授 (50205473)
吉野 純 岐阜大学, 工学研究科, 助手 (70377688)
大澤 輝夫 神戸大学, 海事科学部, 助教授 (80324284)
山下 隆男 京都大学, 防災研究所, 助教授 (30111983)
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| Keywords | 吹送流 / 乱流モデル / バースト層 / 海洋表層 / 砕波 |
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| Research Abstract |
本研究は,バースト層を伴う強風下吹送流の実証と実態の解明,さらにそのモデル化により,新しいパラダイム-強風下吹送流-を提示しようというものである.本年度の主要な成果を以下に列記する.
1.海面バースト層の実証観測
京都大学防災研究所大潟波浪観測所の観測用桟橋先端にXバンドレーダーを設置し,海面からのレーダエコーの連続画像より波形スペクトルおよび表面流速を各種気象量とともに計測し,台風時に相当する風速20m/s超の強風下での表層流速のデータを取得した.
2.バースト層を含めた強風下吹送流の鉛直構造の解明とモデル化
二重床風洞水槽実験により,非対数則層であるバースト層とその下の対数則層それぞれに対して適合する水平平均流速やレイノルズ応力などの鉛直分布モデルを導き,強風下吹送流の波谷面下の乱流場を明らかにした.
3.バースト層を含む海洋表層における乱流構造の解明
実海域海水流動モデルに各種乱流モデルを組込み込んだ計算を行い,その結果を観測結果と比較することにより,強風下吹送流に対してはMellor-Yamada2.5次モデルを初めとする従来モデルは表面流速のみならず水温の鉛直分布の再現においても不十分であり,バースト層モデルが必須となることを明らかにした.
4.強風下吹送流を特徴付けるバースト層の実態の解明
強風下吹送流のベキ則層と砕波に起因する強い乱流エネルギーを伴うバースト層が共に有義波高にほぼ相当する厚さを持つことから,バースト層が砕波に起因する高周波乱流成分に依って生成されるベキ則層に一致することを明らかにした.
5.バースト層における吹送流の駆動力としての砕波応力の鉛直分布モデル
レイノルズ方程式に平均流速の実測値を与えて逆問題として解き,バースト層における吹送流駆動作用を担う風波砕波応力項の鉛直分布モデルを導くことに成功した.
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