2010 Fiscal Year Annual Research Report
ストーム時の波群性と長周期波を考慮した入射波モデルの作成
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22360195
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
喜岡 渉 名古屋工業大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10135402)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北野 利一 名古屋工業大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (00284307)
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| Keywords | 波群 / 振幅変調 / 波の非線形干渉 / 波の反射 |
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| Research Abstract |
波形勾配が大きく重複波の砕波限界に近い強非線形波が鉛直壁により反射するとき,鉛直壁前面の重複波動場における波の緒元について再検討する.一様水深において,波形勾配が比較的緩やかな弱非線形波の重複波については有限振幅波理論でうまく説明できるが,波形勾配がさらに大きくなると,入射波の波列は一様でも鉛直壁前面の重複波動場では非周期性の波列が現れる.また,一様水深下で2成分合成波による規則的な波群が完全反射するとき,入射波群の最大波の2倍以上の波高をもつ波群重複波が生じることが知られている.こうした入・反射波の非線形干渉による振幅変調は,斜面の影響(水深変化の影響)を強く受けると予想されることから,本研究では,斜面上で入射波の波形勾配を種々に変化させた規則波および2成分合成波を用いた造波水槽実験を行い,鉛直壁前面における波の周波数および振幅変調について詳しく調べ,強非線形波の反射特性について明らかにした.
主要な結論は以下の通りである.(1)入射波振幅を大きくしていくと砕波限界に至る前に,顕著な振幅変調が生じる.振幅がさらに大きくなると砕波が生じ,砕波形状は2-3波毎に尖鋭化と平坦化を繰り返し,周期的に変化する.反射直後の遷移状態の波を除いて3波の平均周期を求めると,重複波周期がわずかに長くなる.(2)重複波群も進行波群と同様に前傾化し,波群中の最大波頂高は進行波の2.6倍に達する.入射波群の最大振幅がさらに大きくなると砕波が生じ,規則波と同様に,個々波の波頂高が十分に小さくなるまで2-3波毎に尖鋭化と平坦化を繰り返す.波群周期は,入射波振幅によらず,1ケースを除いて重複波群のものがわずかに長い.(3)ゼロダウンクロス波で計算波形をつなげた水位変動と鉛直方向水粒子速度は,実験波形と比べると特に位相のずれが目立つが,Zakharov式の数値解における位相の進み方は若干小さい.
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