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柔らかい植生と周辺乱流場の相互作用に関する基礎的研究

软植被与周围湍流场相互作用的基础研究

基本信息

批准号：
09750597
负责人：
玉井昌宏
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Osaka University
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-09750597/
关键词：
乱流数値計算植生

项目摘要

本研究では,植生の幹の直径程度あるいは植生背後に生じる後流が認識できる程度の長さを最小のスケールとして,植生の運動,植生を起源とする乱れと水流の持つより大きなスケールの乱れとの相互干渉を明らかにすることを目的として,木理実験と数値計算を実施した.植生の縮尺を河道のそれと同一にすると,植生と流体間に生じる流体力に関する抵抗則が実物と模型との間で変化することになる.そこで,縮尺の異なる歪み模型により実験を行なうことにした.実験結果そのものに一般性がないことを補うために,植生と流体運動の間の相互作用をモデル化し,それを基礎とする数値計算を実施して,モデル化の妥当性を評価するための基礎データとして利用することとした.乱流計算における植生と乱流の相互作用のモデル化については,前年度において検討した固体粒子運動と流体運動の相互作用について開発した乱流モデルを発展させた.植生と乱流場との相互作用を表示する最も単純な流れ場として,河床に植生を有する等流場に関する鉛直一次元の数値解析を実行した.この数値計算においては,直径や高さといった植生固体の特性と植生密度による流動構造の変化,特に,植生と河床との流体抵抗力の分担,植生部と無植生部との流量分担等について検討した.実務上は,植生部の視覚的な特性によって,植生部と無植生部の基本的な流量分担が決定されている.これでは河道の疎通能力を過小に見積もったり,逆に過大に見積もる可能性があり,治水計画の精度上問題がある.今回の研究で,植生帯特性と流量分担との関係を明確にしたことによって,実務設計面においても有益な情報を提供するものと考えられる.

This study is aimed at calculating the minimum diameter of the stem, the minimum length of the stem, the minimum length of the stem Plant growth and fluid growth and fluid resistance are the main factors affecting the physical model. The scale of the model is different from that of the model. The results are general and complementary, and the interaction between vegetation and fluid motion is simple and fundamental, and the calculation of numerical values is simple and appropriate. Turbulent flow calculation, plant generation and interaction of turbulence, development of turbulence in previous years. The interaction between vegetation and potential flow is expressed in terms of pure flow field, and the relationship between vegetation and potential flow in river bed is analyzed in terms of numerical value. The numerical value calculation includes the following aspects: diameter, height, characteristics of vegetated solids, vegetation density, variation of flow structure, especially, distribution of flow resistance between vegetated and riverbed, distribution of flow rate between vegetated and non-vegetated. In fact, the visual characteristics of vegetative parts determine the basic flow sharing between vegetative parts and non-vegetative parts. The channel capacity is too small, the inverse is too large, the possibility is too small, and the accuracy of the water control plan is too small. In this study, the relationship between vegetation characteristics and flow sharing is clarified, and useful information is provided for design purposes.