人工ワンド周辺の非定常水理特性に関する数値解析的研究

人造棒周围非定常水力特性数值分析研究

• 批准号: 09750604
• 负责人: 木村 一郎
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Yokkaichi University (1998)Wakayama National College of Technology (1997)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750604/
• 关键词: ワンド; 開水路流れ; 組織渦; 数値解析; 非線形とk-εモデル; 間水路流れ; 浮遊砂; 浅水流モデル

本年度に購入を行った実験水路(長さ4m,幅15cm)により、ワンド内の水面振動、およびワンド・主流間の物質交換現象について、詳細な実験を実施した。ワンド形状は長方形とし、河川の片岸に1個のワンドが存在する場合を想定し、水理パラメータ(特にフルード数)を種々変化させて実験を行った。この結果をもとに、水面振動とフルード数との関連性を明らかにするとともに、フルード数が大きい場合(概ね0.3以上の場合)には水面振動と物質交換速度が強い相関をもつこと、フルード数がある程度小さくなるとワンド内の定常循環流が交換現象を支配する点などを指摘した。また、フルード数とワンド内の水面振動の共鳴メカニズムを解明するため、界面上の大規模渦の進行を考慮した簡易モデルを提案し、このモデルによりフルード数と水面振動の関係をほぼ説明できることを示した。一方、洪水時等でワンド内の水深が大きくなると、ワンド周辺の流れにおいて三次元構造が卓越し、平面二次元的な数値解析が適用できなくなる。この点を考慮して、ワンド開口部の大規模周期渦を再現できる非定常三次元数値解析モデルについて検討を実施した。乱流のモデル化においては、計算精度と計算機負荷のバランスのとれたk-εモデルを採用した。特に、断面内の二次流を再現するために、構成則に二次の非線形項を取り入れ、かつ、非定常な渦運動を捉えるために、渦動粘性係数にストレイン・パラメータ(S)及びローテイション・パラメータ(Ω)の効果を導入したモデルを構築した。数値解析結果と実験結果を比較することにより、非線形項にかかる係数、および渦動粘性係数の関数形(SとΩの関数とした)の同定を実施した。本解析モデルにより、ワンド界面の三次元大規模渦構造を定性的に再現できることを確認した。

This year, we purchased the water of the を行った実験水道 (length 4m, width 15cm) and the water inside the water Surface vibration, およびワンド・Material exchange phenomenon between mainstreams について, detailed な実験を実时した. The shape of the square is a rectangle, the river is a piece of river, the river is a piece of water, and there is an occasion. Set し, water management パラメータ(特にフルードnumber) をkind of 々変化させて実験を行った.このRESULTS をもとに、Water surface vibration とフルードnumber とのCorrelation を明らかにするとWhen the number of ともに、フルード is large and the number is large (approximately 0.3 or more), the water surface oscillates The speed of exchange of animals and matter is relatively strong, but the degree of correlation is small. The exchange phenomenon of the stationary circulation flow inside the nadir is controlled by the point of the nadir.また、フルード number とワンド内の Water surface vibration の resonance メカニズムを Explain するため、 large-scale vortex on the interface の progress を considerationした Simple モデルを proposal し, このモデルによりフルード number と Water surface vibration の relationship を ほぼ explanation で き る こ と を Show し た. On one side, during floods, the water depth inside the water is deep and the water is deep, and the water is deep and the water is deep, and the water is flowing in the surrounding area.いてThe three-dimensional structure is excellent, and the なnumerical value analysis of the two-dimensional plane is applicable.このPointをConsidering the して, ワンドopening part of the large-scale periodic vortex をreproduction できるunsteady three-dimensional number value analysis モデルについて検を実事した. The turbulence of the turbulent flow has been improved, and the calculation accuracy and computer load have been adopted. Characteristics, the secondary flow in the cross-section is reproduced, the formation is a quadratic non-linear term, the entry is taken out, the unsteady vortex motion is captured, the vortex Kinematic viscosity coefficient にストレイン・パラメータ(S) and びローテイション・パラメータ(Ω)のeffectをImportしたモデルをbuildした. Numerical value analysis results and comparison results, non-linear term coefficients, The closed number form of the eddy viscosity coefficient of SとΩ is the same as that of the closed number. This analysis confirms the qualitative reproduction of the three-dimensional large-scale vortex structure of the モデルにより and the ワンド interface.

项目成果

木村一郎・細田尚: "非線形k-εモデルによる開水路流れにおける大規模渦運動の三次元解析" 四日市大学環境情報論集. No.2(印刷中). (1999)

Ichiro Kimura 和 Hisashi Hosoda：“使用非线性 k-ε 模型对明渠流中的大尺度涡流运动进行三维分析”，四日市大学环境信息杂志第 2 期（出版中）。

木村 一郎: "死水域の浮遊砂堆積過程に関する水理パラメータ依存特性" 水工学 論文集. 42. 1057-1062 (1998)

Ichiro Kimura：“死区悬浮沉积物沉积过程的水力参数相关特征”《水利工程汇刊》42。1057-1062（1998）。

木村一郎・細田尚: "非線形k-εモデルによる開水路非定常流の三次元解析" 平成10年度土木学会中部支部研究発表会講演概要集. 179-180 (1999)

Ichiro Kimura 和 Hisashi Hosoda：“使用非线性 k-epsilon 模型对明渠中的非稳态流进行三维分析”1998 年日本土木工程师学会中部分会研究报告摘要 179-180 (1999)。

木村 一郎: "開水路死水域の浮遊砂堆積特性に及ぼす水理パラメータの効果" 第2回環境流体シンポジウム講演論文集. 449-450 (1997)

Ichiro Kimura：“水力参数对明渠死区悬浮沉积物特性的影响”第二届环境流体研讨会论文集 449-450 (1997)。