スキージャンプ台実験と3次元粒子流モデル開発による雪崩流動機構の解明

通过跳台实验和 3D 粒子流模型开发阐明雪崩流机制

• 批准号: 07458080
• 负责人: 西村 浩一
• 金额: $ 5.06万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 1997
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07458080/
• 关键词: スキージャンプ台; 乾雪表層雪崩; ピンポン流; 3次元粒子流モデル

冬季は、札幌の宮の森ジャンプ競技場の助走路に幅0.8m、深さ0.3m、長さ70mの走路を作り、あらかじめ粒子化した雪(最大300kg)を流下させ、加速に伴う流動化、雪煙の発生から停止、堆積に至るまでの過程を連続的にビデオカメラで測定した。また黒部峡谷で展開している観測システム(衝撃圧、静圧変動、風圧、地震動)と同様のものを走路上に構築したほか、底面にドラッグメータを設置して応力の測定が行われた。一方、ピンポンなだれ実験はランディングバーンの頂部に大型の箱を設置し、そこから最大35万個のピンポン球を一気に放出する形で行われた。流れ全体の挙動と形態変化に加えて、個々の粒子の速度や密度分布構造を詳細に測定するため、K点より10m下流の位置に観測タワーを6基設置し、8台のビデオカメラによる撮影など、各種の測定を実施した。その結果、3次元粒子流モデルの構築に不可欠な速度や密度分布構造が測定されたほか、雪崩などの大規模崩壊現象に共通するクリア-な頭部と尾部構造などの形態的特徴やその形成過程、さらには一定の波長を持った内部波動の存在が確認された。上記の作業と併行して、過去2年間に実施したピンポン流の測定結果をもとに、空気抵抗の効果を考慮した30万個までの挙動解析が可能な3次元粒子流モデルを開発した。そして、このモデルを用いて、ノルウェー、黒部峡谷という異なった地形条件(前者は広大な山腹、後者は拘束された谷)を流れ下る雪崩の運動を再現し、観測結果と比較検討を行った。

In winter, Sapporo's forest and stadium support walk width 0.8 m, depth 0.3 m, length 70m, walking, particle snow (maximum 300kg), flow, acceleration, flow, generation, stop of snow smoke, accumulation, and continuous process were measured. The measurement system (shock pressure, static pressure change, wind pressure, ground vibration) and the measurement system of the ground force are set up according to the structure of the ground and the bottom surface. A large box is set up at the top of the box, and a maximum of 350,000 balls are released. The velocity and density distribution structure of the whole flow are measured in detail at the K point and the 10m downstream position. The results show that the structure of three-dimensional particle flow can not be separated from the velocity density distribution structure, and the formation process of the morphology of the avalanche phenomenon can be confirmed. In the past two years, the measurement results of particle flow have been carried out in parallel, and the effect of air resistance has been considered. The analysis of motion of 300,000 particles has been developed. The terrain conditions of the former and the latter are different.

项目成果

K. Nishimura: "Snow avalanche experiments at ski jump" Journal of Geography of the Russian Academy of Sciences. (in press). (1997)

K. Nishimura：“跳台滑雪的雪崩实验”俄罗斯科学院地理学杂志。

Y.Nohguchi: "A head-tail Structure of granular avalanches." Proc.Int.Conference of "Aualanche and Related Subjects,Kirovsk,Russia,1996". 39-44 (1997)

Y.Nohguchi：“粒状雪崩的头尾结构。”

Y. Noguchi: "Granulation of snow" Proc. 3rd International Conference of Snow Engineering. (in press). (1997)

Y. Noguchi：“雪的颗粒化”Proc。

K.NISHIMURA: "Velocity distribution in Snow Avalanches" Journal of Geophysical Research. 102・B12. 27297-27303 (1997)

K.NISHIMURA：“雪崩中的速度分布”地球物理研究杂志102・B12（1997）。

K.STEFAN: "Measurement of the velocity distribution in ping-pong ball avalanches." Annals of Glaciology. 26(印刷中). (1998)

K.STEFAN：“乒乓球雪崩速度分布的测量”，《冰川学年鉴》26（出版中）。