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

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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。