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波形情報と砕波による渦度供給過程に注目した砕波帯内動場のモデル化

破浪区内的运动场建模，重点关注波形信息和破浪产生的涡量供应过程

基本信息

批准号：
02650354
负责人：
武若聡
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
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 1991
项目状态：
已结题

项目摘要

物理性を有する一般的な沿岸波浪予測手法の確立を目指して,昨年度に引続き,以下のような検討を具体的に行った。1)波頂部前面での砕波による渦度供給のモデル化:砕波を伴う波浪場(turbulent bore)の物理過程は,砕波に伴う波頂部前面からの多量の渦度供給によって特徴づけられる。そこで,波頂部前面での砕波が平均流速場で見たときの剥離流の存在に対応していることに着目することにより,渦度供給量のモデルを開発した。このモデルは,boreの発達状態の違いによるいわば"砕波の程度"の差に対応した渦度供給量の変化を表現することが可能な一般性を持っている。2)砕波による供給渦度の移流拡散過程のモデル化:砕波に伴って供給された渦度は流体内部で移流拡散することになるが,その実際の物理過程はかなり複雑である。そこでここではその過程を現象の本質を失わない範囲でモデル化することを試みた。具体的には,水表現でのせん断力ゼロの条件がかなり支配的な条件となっていることに着目して,turbulent wakeモデルに基づいたモデル化を行った。3)重み付き残差法に基づく強分散性波動方程式の導出とその数値解法の開発:一般的な波動モデルの開発に際しては,上記のような砕波の効果の取り込みという課題に加えて、任意の不規則波動場をも取り扱い得る広い周波数帯域上で適用可能な強分散性の波動方程式が必要となる。そこでここでは,新たに重み付き残差法に基づいた定式化により,そのような任意のスペクトル帯域を有する波動場を扱い得る強分散性波動方程式を導出した。そして,この波動方程式の数値解去を領域境界での造波方法などとともに開発した。さらに,いくつかの計算例を通じてこの方程式の基本的な特性を明らかにした。

Physical aspects of coastal wave prediction methods are discussed in detail below. 1)Visualization of the vorticity supply in front of the wave top: The physical process of the wave accompanying the turbulent bore is characterized by the large amount of vorticity supply in front of the wave top. The average velocity field of the wave in front of the top of the wave is observed, and the existence of the separation flow is reflected in the vorticity supply. The variation of vorticity supply due to the difference between the "degree of turbulence" and the "degree of turbulence" is likely to be general. 2) The process of dispersion and migration of the vorticity supplied by the wave: the physical process of dispersion and migration of the vorticity supplied by the wave is complex. The essence of the phenomenon is lost in the process of transformation. Specific conditions for water performance are determined by the conditions governing water quality. 3)The development of numerical solutions for the fundamental and strongly dispersed ratio equations in the heavy residual method: the development of general ratio equations, the selection of wave effects, the addition of arbitrary and irregular ratio fields, the selection of frequency bands, the application of possible and strongly dispersed ratio equations. A new method for calculating the dispersion of the coefficients of the matrix is proposed. The numerical solution of the ratio equation is to be solved in the domain of the wave-making method. The basic properties of the equation are explained in detail.