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2015 Fiscal Year Annual Research Report

水面波を伴う開水路流れにおける界面ガス交換プロセスの解明と実用モデルの提案

Research Project

Project/Area Number 25420521
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

山上 路生  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80362458)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords界面発散モデル / 開水路ガス輸送 / 底面マクロ粗度 / 乱流輸送
Outline of Annual Research Achievements

開水路の自由水面を介するガス輸送は河川水質の保全において重要な役割をもつが,ガス輸送速度や再ばっ気係数の実測は難しく信頼性の高い予測モデルの構築が求められている.最終年度では前年度までに提案した修正型界面発散モデル(修正SDモデル)の物理的解釈を行うとともに,2次流の影響が大きい高水深ケース(小アスペクト比)について重点的に計測を行い,修正SDモデルの適用性能を検証した.また周波数帯のガス輸送フラックスへの寄与特性を発散値のパワースペクトルに基づいて評価し,低周波数帯の界面発散がガス輸送を支配することを定量的に示した.従来のSDモデルでは水深が変化すると比例定数が変わる問題があるが,修正SDモデルでは積分スケール渦の効果を組み込んでいるため,2次流のような水深スケール運動が発達するケースを含めた広い水理条件に対して統一的なスケーリングが可能となり,開水路乱流場におけるガス輸送速度の予測精度の向上につながった.

研究期間全体を通じて,幅広い水理条件における界面ガス輸送特性を高精度の乱流計測を実施して調べた.特に界面発散値の計測を開水路乱流で行った例は国内外でもほとんどなく貴重なデータが得られた.また底面粗度の存在は水面乱流場に大きな影響を及ぼすことも明らかになり,従来の平均流速を用いたガス輸送係数の評価法は不十分であることを指摘した.さらにこの課題を克服するために,界面発散モデルを修正した新しいモデルを提案し,実験定数を求めた.この新モデルは,底面の粗滑に関係なく適用できることを検証した.さらに水面波が存在する場合のステレオ式発散値計測法についても一定の見通しをつけた.

  • Research Products

    (11 results)

All 2016 2015

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] 開水路桟粗度流れにおけるガス輸送速度のモデリングに関する基礎研究2016

    • Author(s)
      山上路生・後藤慎弥・岡本隆明・髙橋和矢
    • Journal Title

      水工学論文集

      Volume: 60 Pages: I_967-I_972

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Contribution of surface divergence to gas transfer velocity in open-channel flow with strip roughness2016

    • Author(s)
      M. Sanjou, T. Okamoto, S. Gotou & K. Takahashi
    • Journal Title

      proc.of riverflow 2016

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fundamental study on mixing layer and horizontal circulation in open-channel flows with rectangular embayment zone2016

    • Author(s)
      M. Sanjou and I. Nezu
    • Journal Title

      Journal of Hydrodynamics Ser.B (in press)

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 水面流速発散理論にもとづく開水路乱流におけるガス輸送現象 に関する研究2015

    • Author(s)
      山上路生、岡本隆明
    • Journal Title

      土木学会論文集B1(通常号)

      Volume: 71(3) Pages: 72-87

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 開水路乱流の自由水面における流速発散に及ぼす桟 粗度の影響2015

    • Author(s)
      山上路生、髙橋和矢、戸田圭一
    • Journal Title

      土木学会論文集B1(通常号)

      Volume: 71(1) Pages: 1-10

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Relationship between Surface Velocity Divergence and Gas Transfer in Open-channel Turbulent Flows2015

    • Author(s)
      M. Sanjou and T.Okamoto
    • Journal Title

      Proc. ACCMES2015

      Volume: 2 Pages: 429--436

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Contribution of surface divergence to gas transfer velocity in open-channel flow with strip roughness2016

    • Author(s)
      山上路生
    • Organizer
      Riverflow2016
    • Place of Presentation
      アメリカ・セントルイス
    • Year and Date
      2016-07-12 – 2016-07-15
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 開水路桟粗度流れにおけるガス輸送速度のモデリングに関する基礎研究2016

    • Author(s)
      岡本隆明
    • Organizer
      第60回水工学講演会
    • Place of Presentation
      仙台市
    • Year and Date
      2016-03-14 – 2016-03-16
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Relationship between Surface Velocity Divergence and Gas Transfer in Open-channel Turbulent Flows2015

    • Author(s)
      山上路生
    • Organizer
      ACCMES2015
    • Place of Presentation
      Osaka
    • Year and Date
      2015-08-26 – 2015-08-28
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 桟粗度を有する開水路におけるガス輸送モデルに関する基礎的研究2015

    • Author(s)
      後藤慎弥
    • Organizer
      平成27年度土木学会関西支部年次学術講演会
    • Place of Presentation
      摂南大学
    • Year and Date
      2015-05-30 – 2015-05-30
  • [Book] River basin management (chapter: Turbulence diffusion mechanism in Submerged Vegetatison Flow)2016

    • Author(s)
      M. Sanjou
    • Total Pages
      20
    • Publisher
      intech

URL: 

Published: 2017-01-06  

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