2020 Fiscal Year Annual Research Report
Systematization of calculation methods of three dimensional open channel flows based on the bottom velocity computation method and new developments of non-equilibrium sediment dynamics
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18H01546
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
内田 龍彦 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (00379900)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河原 能久 広島大学, 学術・社会連携室, 特任教授 (70143823)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 開水路三次元流れ / 渦度方程式 / 数値解析 / 底面流速 / 蛇行 / 乱れエネルギー / 段波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水深積分渦度方程式を連立させることにより，底面流速解析法は湾曲・蛇行部，合流部，急縮・急拡部，水没する構造物,や巨石群，非水没構造物などを有する三次元流れを水深積分方程式で解析することを可能とした．これらから，開水路流の三次元流れは河床底面から生産される渦度が回転することによって生じ，これが乱れエネルギーを生産する．昨年度は乱れエネルギーが大きくなる箇所で河岸浸食被害が発生しやすいことを見出し，三次元流れ推定から乱れエネルギーが大きくなる箇所を推定できることを示した．本年度は，この考えを種々の洪水流による河岸浸食被害箇所に適用し，河岸際の乱れエネルギーが河岸浸食危険度を表す指標になり得ることを明らかにし，その定量化を試みた．さらに，洪水時に乱れエネルギーが大きくなる流れ場の特徴を明らかにした．また，三次元流れによる流速鉛直分布による運動量交換を表す分散項についての風上化手法を種々のBVC解析に取り入れ，洪水流解析の安定した解析を可能とした．そして急勾配蛇行流路における流砂量の特徴について，非平衡流砂量式を用いて検討し，水路の蛇行が流砂量に及ぼす影響を示した．また，二次流による主流速の変形により，底面流速が大きくなるために水路抵抗が変化することを明らかにした．また，蛇行流路における段波の進行過程を実験と三次元数値解析により調べ，その特徴を明らかにするとともに水深積分モデルの限界を明らかにした．さらに，対象とするスケールが大きく河道洪水流解析に一次元解析が用いられる洪水流出解析では，洪水流解析に流れの二次元性を取り入れ，改良する方法を検討した．
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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