任意海底形状における砕波変形の内部特性の解明

本年度は、海底の影響を強く受ける浅海域での砕波変形に対して、室内実験と数値解析により、その内部特性の解明を試みた。室内実験においては、一様斜面上での砕波変形はもとより、水深が急激に変化する潜堤上の砕波変形も対象に実験を行った。一様斜面上の砕波では見られない潜堤上砕波に特有な砕波形態の分類を行うために、砕波指標を整理するとともに、レーザー流速計および可視化手法を用いた内部特性の計測結果より、渦度・歪み度の空間分布と砕波形態との関連を示した。数値解析においては、Navier-Stokes方程式を基礎方程式として用いるとともに、境界適合座標(Boundary-Fitted Coordinates)と格子生成法(Grid Generation)によるBoundary-Fit法(Boundary-Fitted Coordinate transformation technique)を用いて、複雑な海底形状と水表面に対応した数値解析手法の開発を行った。砕波変形を移動境界問題として捉え、その定式化と解析手法を示すとともに、計算精度の検証のため、一様斜面上での巻き波砕波を対象に計算を行った。砕波直前の計算結果とレーザー流速計および画像解析を用いた室内実験の結果とを比較し、本計算手法の妥当性を示した。今後は、より複雑な海底形状での波浪変形解析を行い、計算手法の適用範囲や計算精度のより詳細な検討を行って行くとともに、砕波後の気泡混入の影響を調べるために、VOF法(Volume of Fluid)などの考え方を取り入れた数値解析手法を開発し、砕波時の内部特性を定量的に解明してゆきたい。

本年度は、海底の影響を強く受ける浅海域での砕波変形に対して、室内実験と数値解析により、その内部特性の解明を試みた。室内実験においては、一様斜面上での砕波変形はもとより、水深が急激に変化する潜堤上の砕波変形も対象に実験を行った。一様斜面上の砕波では見られない潜堤上砕波に特有な砕波形態の分類を行うために、砕波指標を整理するとともに、レーザー流速計および可視化手法を用いた内部特性の計測結果より、渦度・歪み度の空間分布と砕波形態との関連を示した。数値解析においては、Navier-Stokes方程式を基礎方程式として用いるとともに、境界適合座標(Boundary-Fitted Coordinates)と格子生成法(Grid Generation)によるBoundary-Fit法(Boundary-Fitted Coordinate transformation technique)を用いて、複雑な海底形状と水表面に対応した数値解析手法の開発を行った。砕波変形を移動境界問題として捉え、その定式化と解析手法を示すとともに、計算精度の検証のため、一様斜面上での巻き波砕波を対象に計算を行った。砕波直前の計算結果とレーザー流速計および画像解析を用いた室内実験の結果とを比較し、本計算手法の妥当性を示した。今後は、より複雑な海底形状での波浪変形解析を行い、計算手法の適用範囲や計算精度のより詳細な検討を行って行くとともに、砕波後の気泡混入の影響を調べるために、VOF法(Volume of Fluid)などの考え方を取り入れた数値解析手法を開発し、砕波時の内部特性を定量的に解明してゆきたい。