雨滴や飛沫を大量に含む風の流体力に関する研究

研究では,まず水槽実験によって波が護岸に衝突・砕波する時の飛沫量及び飛沫の粒径分布などが調べられた.飛沫の発生は,波の砕波変形過程の違いでも大きな変化を示した.そのため,波の砕波変形や平均水位の変化についても,波の質量輸送量と関連させながら詳細に検討した.(その結果は,土木学会西部支部研究発表会で発表済み。)次に,円柱・角柱及び矩型板などに作用する流体力の測定を行った.その結果,柱状構造物や板状構造物の受ける風の流体力は,越波に伴う飛沫の影響を強く受け,当然ながら護岸からの距離によって変化することが明らかとなった.実験は,さらに集中豪雨を模して行われた.実験では,風洞水槽内にシャワーによる流水口を複数設けた簡易的な降雨装置を用いて行った.この実験では,降雨の幾何学的・力学的な条件に対する相似則が厳密に満たされていないため,定性的な傾向を見るための実験となった.その結果から,極めて大きな後流域を形成する板状構造物に対して降雨の影響が大きいことが明らかとなった.数値計算では,風の場の計算にNavier-Stokesの運動方程式や連続の方程式を直接差分計算する.いわゆるダイレクトシュミレーションが行われた.また,降雨に対しては,降雨を質点として捉え,それの運動を計算することによって,構造物への衝突確率と運動量の変化を計算することにより,降雨が風の流体力に及ぼす影響の計算を行った.結果は,実験結果を定性的には説明するものの,定量的には過小評価するものであった.しかしながら,これらの計算モデルは,海塩粒子の拡散問題にもそのまま応用され,その妥当性が現地観測地との比較で確かめられた.その成果は琉大工学部紀要ですでに報告済みである.

研究では,まず水槽実験によって波が護岸に衝突・砕波する時の飛沫量及び飛沫の粒径分布などが調べられた.飛沫の発生は,波の砕波変形過程の違いでも大きな変化を示した.そのため,波の砕波変形や平均水位の変化についても,波の質量輸送量と関連させながら詳細に検討した.(その結果は,土木学会西部支部研究発表会で発表済み。)次に,円柱・角柱及び矩型板などに作用する流体力の測定を行った.その結果,柱状構造物や板状構造物の受ける風の流体力は,越波に伴う飛沫の影響を強く受け,当然ながら護岸からの距離によって変化することが明らかとなった.実験は,さらに集中豪雨を模して行われた.実験では,風洞水槽内にシャワーによる流水口を複数設けた簡易的な降雨装置を用いて行った.この実験では,降雨の幾何学的・力学的な条件に対する相似則が厳密に満たされていないため,定性的な傾向を見るための実験となった.その結果から,極めて大きな後流域を形成する板状構造物に対して降雨の影響が大きいことが明らかとなった.数値計算では,風の場の計算にNavier-Stokesの運動方程式や連続の方程式を直接差分計算する.いわゆるダイレクトシュミレーションが行われた.また,降雨に対しては,降雨を質点として捉え,それの運動を計算することによって,構造物への衝突確率と運動量の変化を計算することにより,降雨が風の流体力に及ぼす影響の計算を行った.結果は,実験結果を定性的には説明するものの,定量的には過小評価するものであった.しかしながら,これらの計算モデルは,海塩粒子の拡散問題にもそのまま応用され,その妥当性が現地観測地との比較で確かめられた.その成果は琉大工学部紀要ですでに報告済みである.