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縦渦列の発生機構と制御に関する研究

纵向涡街产生机理及控制研究

基本信息

批准号：
02650363
负责人：
平野宗夫
金额：
--
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1990
资助国家：
日本
起止时间：
1990 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02650363/
关键词：
縦渦乱流構造河床波流砂

项目摘要

矩形断面を有する直線開水路流れにおいては、一般に水深スケ-ルの縦渦が存在し、流れは三次元的様相を呈する。縦渦は、渦の強さが微弱であっても流れを完全に三次元化し、減衰が僅かで主流方向に長い距離にわたって持続すること、さらに乱流低抗則、物質の移流・拡散、土砂輸送および水理構造物周辺の局所洗掘・局所流などに重要な影響を及ぼすことがことが指摘されているが、十分な検討は成されていない。本研究の最終目標は、開水路流れに潜在する縦渦列を積極的に引き出すための方策を見いだし、洪水流において普遍的に現れる縦渦列を制御し、堤防護岸に対して安全側に働く水理構造物の試作とその機能評価を行うことであり、本年度は縦渦列および河床形状に対して側壁粗度が如何なる影響を及ぼすかを明かにするため、固定床実験および移動床実験を実施した。固定床実験では、模擬縦筋河床上において側壁近傍での三成分の流速変動が計測された。移動床実験では、側壁が滑面の場合において縦筋河床が形成された水理条件で、側壁が粗面の場合での河床高を計測し、側壁粗度が与える河床形状への影響が調べられた。得られた主な結果は以下の通りである。(1)側壁近傍における二次流の横断方向成分および鉛直方向成分の横断面内の空間分布ら、コ-ナ・バイセクタに対して上方の水面側縦渦と下方の底面側縦渦が側壁方向に強い二次流を誘起し、主流速の極大流速点は半水深近くまで水面下に降下すること、また、これらの縦渦によって横断方向の運動量輸送が促進されることが明かにされた。(2)移動床実験では、中央粒径が0.94mm以上の河床材料では側壁粗度の影響により水路中央部付近での掃流力が増大し、河床形状や掃流砂量の横断分布形状が一様化されることが認めら、中央粒径が0.57mm以上の河床材料では、側壁粗度の影響で発生する剥離渦によって河床近傍で局所的に深掘れ部が発生し、側壁が滑面の場合に発生した縦筋河床とは異なった河床波の生じることが明かにされ、側壁粗度が縦渦の形成および河床形状に大きな影響を及ぼすことが実証された。

Rectangular section has straight water flow, general water depth, vortex and three-dimensional flow. Vortex and vortex strength are weak, flow is completely three-dimensional, attenuation is reduced, main flow direction is long distance, turbulence resistance is low, material migration, dispersion, soil and sand transport, and local washing and local flow around hydraulic structures are important, and the influence of turbulence on flow is very small. The ultimate goal of this study is to find out how to control the potential vortex train in the open water flow, how to control the common vortex train in the flood flow, how to evaluate the function of the hydraulic structure, and how to influence the vortex train and the thickness of the river bed in this year. Fixed beds and mobile beds are implemented. The velocity variation of the three components near the side wall of the fixed bed is measured on the bottom of the bed and in the simulated bed. When the bed is moving, the side wall is slippery, the river bed is formed, the hydraulic conditions, the side wall is rough, the river bed height is measured, the side wall thickness is adjusted, and the river bed shape is adjusted. The main result is that there is no connection between the two. (1)Spatial distribution of the transverse and vertical components of secondary flow near the sidewall in the cross-section, the vortex above the water surface, the vortex below the bottom, the secondary flow induced in the sidewall direction, the maximum velocity point of the main flow, and the drop below the water surface. This makes it clear that the transfer of motion in the transverse direction is facilitated by these vortices. (2)Moving bed material with a central particle size of 0.94 mm or more is affected by the thickness of the side wall. The sweeping force near the center of the channel increases. The shape of the bed and the transverse distribution shape of the swept sand are uniform. It is recognized that the bed material with a central particle size of 0.57 mm or more is affected by the thickness of the side wall. In the case of side wall sliding surface, it is found that the thickness of side wall, the formation of vortex and the shape of river bed have great influence on the occurrence of river bed wave.