任意曲面を有する流路の流れと地形変化予測に関する高度計算技術の開発

开发预测任意曲面河道流量和地形变化的先进计算技术

• 批准号: 21K04272
• 负责人: 音田 慎一郎
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04272/
• 关键词: 数値モデル; 越流; 地形変化; 一般座標系

近年，豪雨災害が激甚化する中で，洪水流が河床や河岸を構成する多量の土砂を侵食し，河川の流路が大きく変動する現象が確認されている．これまでの河川洪水流，河床・河道変動解析では，実用性の観点から平面的な水の流れ場を解く巨視的なモデルが汎用されてきたが，災害リスクが高くなってきている中で，流路変動現象について精度の高い予測を行うためには，氾濫流の非定常的な挙動と，地形変化をもたらす河岸，河床近傍の流れと土砂輸送特性を取り扱うことのできるモデルの構築が必要である．その際，実際の河川では曲線形状を有していることから河道に沿った一般座標系を用いることが有用であると考えられる．そこで本研究では，申請者が開発してきた表面流と浸透流を同時に予測できるデカルト座標系での３次元流体解析モデル，土砂輸送モデルを河道に沿った一般座標系に拡張し，水際・河床近傍の複雑な流れの３次元性と土砂輸送特性を考慮することで，曲線形状を有する流路の流れと地形変化を予測できる新たな計算力学的アプローチを構築する．本年度は，一般座標系に拡張した表面流と浸透流を同時に予測できる３次元流体解析モデルを用いて，湾曲水路の側壁に堰を設置した場合の横越流現象に関する数値解析を行い，堰の高さに伴う３次元的な流れ構造の違いについて考察した．また，土砂輸送モデルを一般座標系に拡張し，上記の流れのモデルと組み合わせ，基本的な河床変動計算への適用について検討を行った．

In recent years, heavy rain disasters have become more and more serious, and flood currents have invaded the riverbed and riverbank, causing a large amount of soil and sand to encroach, and the river flow path has changed greatly. The river flood flow, river bed and river channel dynamic analysis, practical point, plane, water flow field solution, macroscopic view, general use, disaster, flow channel dynamic phenomenon, high accuracy prediction, unsteady flood flow, topographic change, river bank, The characteristics of soil and sand transport in the river bed near the river bed are necessary for construction. In the real world, the shape of the curved line of the river is different from that of the river. In this study, the applicant has developed a three-dimensional fluid analysis model for surface flow and infiltration flow in a common coordinate system, and has considered three-dimensional characteristics of soil and sand transport in a river channel along a common coordinate system. The shape of the curve has been predicted by the topography of the flow path, and the new computational mechanics has been constructed. In this year, the 3D fluid analysis of the surface flow and infiltration flow in the general coordinate system is carried out. The numerical value analysis of the cross flow phenomenon related to the side wall of the bay meandering channel is carried out. The height of the weir is accompanied by the 3D fluid structure. In addition, the general coordinate system of soil and sand transportation is expanded, and the flow is recorded in the system. The basic calculation of river bed movement is applied to the calculation of soil and sand transportation.

项目成果

3D NUMERICAL SIMULATION OF LATERAL OVERTOPPING FLOWS IN CURVED CHANNEL USING BOUNDARY FITTED COORDINATE SYSTEM

基于边界拟合坐标系的弯曲渠道横向溢流3D数值模拟

• DOI: 10.2208/journalofjsce.22-15049
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of JSCE
• 作者: 浜田光太郎;山崎大;新田友子;Jian Chen;五十里 洋行，後藤仁志，脇嶋可成;Qiyun Pang and Shinichiro Onda
• 通讯作者: Qiyun Pang and Shinichiro Onda

Development of Numerical Model in Boundary Fitted Coordinate System and Application to the Lateral Overtopping Flows

边界拟合坐标系数值模型的建立及其在横向溢流中的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: 足立幸太;山崎大;新田友子;Chen Jian;Qiyun Pang and Shinichiro Onda
• 通讯作者: Qiyun Pang and Shinichiro Onda

3D Numerical Simulation of the Lateral Overtopping Flows Using Boundary Fitted Coordinate System

使用边界拟合坐标系的横向溢流3D数值模拟

• 发表时间: 2021
• 作者: 足立幸太;山崎大;新田友子;Chen Jian;Qiyun Pang and Shinichiro Onda;Hiroyuki Ikari and Hitoshi Gotoh;Matuttis Hans-Georg;鹿島千尋，中谷祐介，山根成陽，戸村祐希;Qiyun PANG and Shinichiro ONDA
• 通讯作者: Qiyun PANG and Shinichiro ONDA