風応力作用下で生起する海浜流の研究

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海表面に風応力が作用して形成される吹送流中には,吹送方向に軸を持つラングミュア循環流が形成される.沿岸海域において形成されるこの二次循環流は海浜流系から漂砂輸送形態に大きな影響を及ぼす.本研究では風洞水槽において二次循環流を再現し,可視化実験ならびに流速計測実験によりその特性を詳細に調べた.可視化実験では,コンデンス・ミルクをトレーサーとし,そのストリーク・ラインの発達を追った.水槽の壁面効果を調べるために,幅の異なる二つの風洞水槽を用いて同様の実験を行った.トレーサーは底面近傍では吹送流の補償流のため風上側へと輸送されるが,二次循環流の誘起に伴い水槽の幅方向に周期的構造をとり,ストリーク状となって風上側へ輸送される.その周期間隔は水深によって変化し,水深が小さくなるにつれ複数対の二次循環流が形成される.これらの実験結果により,ストリークの間隔Sは水深hに強く依存し,S=2.5h程度であることがわっかた.流速計測実験は二次元LDVを用いて行った.計測データから乱れ強度・レイノルズ応力などを解析した結果,この二次循環流の形成に水面波は強く影響しないことが推察された.そこで,これらの結果を踏まえ,三次元LESを用いて水面波の形成を考慮しないモデルを用いて数値シミュレーションを行った.現段階では,1対の二次循環流の再現までは成功している.今後,複数対の循環流の形成を再現し,さらに実海域におけるラングミュア循環流の再現計算を行っていきたい.