海洋における砂輸送モデルの構築

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II.砂粒子系の状態変化の定量化とその影響の解析砂粒子系の状態変化を定量化する方法の一つとして初年度開発した画像計測システムを3次元的な方法に拡張し,異なる色のスリット光線を照射した断層画像から3次元的なRGB情報を取り出す方法を開発した.断面による定性的な違いは認識できるようになったが,異なる断面間のデータの干渉が小さくなく,定量的に分離するには至らなかった.III.砂粒子系のためのSGS応力モデルの開発初年度開発した固液2層流の計算方法に,砂の状態変化に合わせて,SGSモデルの拡散係数を変化させるモデルを提案し,砂山まわりの流れについて,計算を行った.その結果,砂山の表面から砂粒子群が流動化し,山の頂点から剥離した流れによって輸送されて拡散する状態を計算によって再現することができた.砂粒子群の分布を実験の結果と比較すると,流動化,輸送,拡散の状態は定量的にもよく一致しているが,その後,沈降,堆積する過程が計算ではうまく再現できていないことが分かった.計算法の定式化に重力の影響はもちろん考慮されているが,分散相(砂粒子群)と連続相(水)の速度ベクトルが平行であるという仮定に砂粒子群の沈降が抑制されていることがその原因ではないか考えられた.そこで,サブグリッドのスケールにおける砂粒子群の沈降過程は,グリッド上では逆拡散過程であるため,数値的に不安定とならないような,離散的なモデルを提案し,これを砂山周りの計算に組み込んだところ,沈降過程が再現でき,定性的にではあるが,本モデルの有効性を確かめることができた.