砕波に伴う渦を考慮した海底砂の浮遊機構に関する研究

考虑破浪涡流的海底砂漂浮机理研究

• 批准号: 17760410
• 负责人: 鷲見 浩一
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kanazawa Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760410/
• 关键词: 海岸工学; 砕波; 海岸侵食; 漂砂; 気液2相流; 固液2相流; 浮遊砂の移動速度; 移動床実験; MAR法; 可視化水理実験

海岸侵食を防止する新しい漂砂制御方法を構築するための初期段階においては,砕波による砂の浮遊現象の構造を解明しなければならい.そこで,本研究では水理実験と数値計算により,砕波時の波内部の渦や乱れの分布と海底砂の浮遊現象を定量的に明らかにすることに主眼をおいて,研究をした.本研究の概要は,砕波による砂の浮遊現象を解明し海岸侵食を防止するためには,砕波帯内に生じた渦や乱れが海底砂の巻き上げを引き起こす構造を検討した.続いて,これらの現象をモデル化し,砕波による浮遊砂量を考慮した漂砂量を定式化した.本研究では,PIV法による水理実験とMARS法という気液混相流の直接数値計算により波内部の流速場を詳細に把握し,進行波の砕波に伴う渦や乱れの時空間的変化を算定して,1)砕波形式の相違による波内部の渦度分布,乱れ強度の特性を考究し,さらに,砕波と底質の浮遊との関連を,砂を追跡粒子としたPIV法による移動床実験により検討して,2)砕波時の渦や乱れによる砂の浮遊構造と3)砕波形式や無次元係数Cの相違による海底砂の浮遊形態を解明した.また,粒子濃度計による浮遊砂量の定量的評価を実施して,4)砕波形式の相違による砂の浮遊量の特性を明らかにした.砕波帯内に生じた渦や乱れが海底砂の巻き上げを引き起こす構造を,水理実験とMARS法を自由表面の解法としたk-ε乱流モデルによる気液混相流の直接数値計算により明らかし,波内部の渦構造,乱れ強度の分布特性と海底砂の浮遊現象を関連づけるパラメータを見いだした.砂粒を追跡粒子としたPIV法による実験を実施して,海底砂の浮遊と沈降の速度を詳細に把握した.さらに,撮影画像の解析から砕波形式の相違による海底砂の浮遊形態を解明した.

A new method for controlling drift sand in coastal erosion prevention is proposed. This study focuses on the numerical calculation of wave time and the distribution of wave turbulence and the quantitative study of the floating phenomenon of seabed sand. This study is aimed at explaining the floating phenomenon of sand in the wave zone and preventing coastal erosion. The phenomenon of floating sand is gradually changed, and the amount of floating sand is considered. In this study, the PIV method and the MARS method are used to calculate the direct numerical value of gas-liquid mixed phase flow. The velocity field inside the wave is grasped in detail, and the time-space variation of the wave accompanied by vortex and turbulence is calculated. 1) The vorticity distribution inside the wave and the characteristics of turbulence intensity are studied. The particle tracking method is used to analyze the moving bed of sand particles, 2) the vortexes in the wave time, 3) the suspended structure of sand particles, 3) the wave form, and 3) the suspended morphology of seabed sand particles. The quantitative evaluation of suspended sand quantity by particle concentration meter is carried out; 4) the characteristics of suspended sand quantity are clarified by the contrast of wave form. A direct numerical calculation of the vortices generated in the wave band and the distribution characteristics of the turbulence intensity in the wave band. The particle tracking method is used to determine the velocity of sediment. In the meantime, the analysis of photographic images shows the difference between the wave forms and the floating forms of submarine sand.

项目成果

固液2相流での砕波に伴う浮遊砂の移動速度に関する研究

固液两相流中波浪破碎引起的悬浮砂体运动速度研究

• 发表时间: 2006
• 期刊: 土木学会 海岸工学論文集 53
• 作者: 川崎浩司;島知宏;鷲見 浩一;鷲見 浩一;鷲見 浩一;鷲見 浩一
• 通讯作者: 鷲見 浩一

気液2相流における砕波時の流速場と渦構造に関する研究

气液两相流波破碎过程中流速场及涡结构研究

• 发表时间: 2006
• 期刊: 土木学会 海岸工学論文集 53
• 作者: 川崎浩司;島知宏;鷲見 浩一;鷲見 浩一;鷲見 浩一
• 通讯作者: 鷲見 浩一

海浜の平衡断面の相違による浮遊砂濃度と流れ場の関係に関する研究

滩平衡断面差异引起的悬沙浓度与流场关系研究

• 发表时间: 2006
• 期刊: 土木学会 海岸工学論文集 53
• 作者: 川崎浩司;島知宏;鷲見 浩一;鷲見 浩一;鷲見 浩一;鷲見 浩一;鷲見 浩一
• 通讯作者: 鷲見 浩一

砕波形式の相違による浮遊砂の移動速度に関する研究

波浪破碎类型差异引起的悬浮沙体运动速度研究

• 发表时间: 2005
• 期刊: 土木学会,海岸工学論文集 52
• 作者: 川崎浩司;島知宏;鷲見 浩一;鷲見 浩一;鷲見 浩一;鷲見 浩一;鷲見 浩一;鷲見 浩一;鷲見 浩一;鷲見 浩一;鷲見 浩一
• 通讯作者: 鷲見 浩一

砕波による水中圧力の時空間分布に関する研究

碎浪水下压力时空分布研究

• 发表时间: 2005
• 期刊: 土木学会,海洋開発論文集 21
• 作者: 川崎浩司;島知宏;鷲見 浩一;鷲見 浩一;鷲見 浩一;鷲見 浩一;鷲見 浩一;鷲見 浩一
• 通讯作者: 鷲見 浩一