砕波による人工リーフ連鎖的崩壊過程に関する計算力学的研究

海岸保全施設の一種である人工リーフは常に水没しているため景観を損ねない利点を有しているが，大規模な砕波の作用下においては多数の被覆ブロックの飛散や捨石マウンドの変形といった被害が発生する．そのようなことから既往の実験研究において，様々な入射波条件の下で被害率の推定が試みられているが，被害率の高低の要因については明らかにされていない．そこで本研究では，高精度粒子法による数値シミュレーションを実施し，ブロック・捨石の周囲流体の圧力や流速等の詳細な情報から被害の原因について計算力学的に追究する．今年度は，昨年度構築したエネルギー保存性の高い粒子法を用いて，鉛直二次元場での人工リーフ上被覆ブロックの不規則波による飛散過程の数値シミュレーションを実施した．比較対象とした既往の水理実験と同様の大きさの人工リーフモデルを作成して設置水深も同じくし，同水理実験において最も多くの被覆ブロックが飛散した不規則波の波浪条件と同様の諸元の不規則波を人工リーフモデルに作用させた．本数値シミュレーションにより，被覆ブロックの飛散が再現された．また，飛散に至るまでの時間においては，少し浮上した後，元の位置に戻るというブロックの動きが何度か確認された．これをブロックに作用した流体力の時系列グラフと照らし合わせると，浮上した場合には必ず大きな流体力が作用しているが，大きな流体力が作用したからといって浮上するとは限らないパターンもあることがわかった．来襲波高が大きい場合に流体力が増大するが，不規則波であるので砕波位置が一定ではなく，ブロックとジェットの着水地点の相対位置関係が一波ごとに異なる．ブロックの浮上・飛散挙動にはこのジェットの着水地点が大きく関わっていることが計算結果より明らかにされた．

海岸保全施設の一種である人工リーフは常に水没しているため景観を損ねない利点を有しているが，大規模な砕波の作用下においては多数の被覆ブロックの飛散や捨石マウンドの変形といった被害が発生する．そのようなことから既往の実験研究において，様々な入射波条件の下で被害率の推定が試みられているが，被害率の高低の要因については明らかにされていない．そこで本研究では，高精度粒子法による数値シミュレーションを実施し，ブロック・捨石の周囲流体の圧力や流速等の詳細な情報から被害の原因について計算力学的に追究する．今年度は，昨年度構築したエネルギー保存性の高い粒子法を用いて，鉛直二次元場での人工リーフ上被覆ブロックの不規則波による飛散過程の数値シミュレーションを実施した．比較対象とした既往の水理実験と同様の大きさの人工リーフモデルを作成して設置水深も同じくし，同水理実験において最も多くの被覆ブロックが飛散した不規則波の波浪条件と同様の諸元の不規則波を人工リーフモデルに作用させた．本数値シミュレーションにより，被覆ブロックの飛散が再現された．また，飛散に至るまでの時間においては，少し浮上した後，元の位置に戻るというブロックの動きが何度か確認された．これをブロックに作用した流体力の時系列グラフと照らし合わせると，浮上した場合には必ず大きな流体力が作用しているが，大きな流体力が作用したからといって浮上するとは限らないパターンもあることがわかった．来襲波高が大きい場合に流体力が増大するが，不規則波であるので砕波位置が一定ではなく，ブロックとジェットの着水地点の相対位置関係が一波ごとに異なる．ブロックの浮上・飛散挙動にはこのジェットの着水地点が大きく関わっていることが計算結果より明らかにされた．