曲面護岸に作用する衝撃砕波力の特性と発生メカニズム

弯曲海堤冲击破浪力特征及产生机制

• 批准号: 08750634
• 负责人: 村上 啓介
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750634/
• 关键词: 曲面護岸; 越波; 衝撃砕波圧; 衝撃砕波力; 境界要素法; 非線形

本研究は、円弧状の断面を有する曲面護岸に作用する衝撃砕波力の特性と発生メカニズムを、水槽実験と数値計算により明らかにすることを目的におこなった。護岸に作用する衝撃砕波力の大きさは、護岸前面における砕波状況によって異なる。そこで、代表的な波浪条件と護岸断面形状について、護岸に作用する衝撃砕波圧の特性を実験により調べた。実験は、九州大学工学部所有の大型2次元造波装置を用い、沖波条件、護岸設置水深、護岸形状、消波工空隙率が異なる場合について護岸に作用する波圧分布を測定した。その結果、沖波波高(H_O)相当の静水圧の4.5〜5倍程度の最大波圧が、静水面上から護岸天端高さの10〜20%の間に生じることが明らかとなった。また、最大波圧の大きさは、護岸前面での砕波状況に大きく依存し、護岸の相対設置水深h/H_O(hは護岸設置水深)が1以下と小さい場合は消波工の沖側で砕波が生じ、砕波後の減衰した波が護岸に作用するため、最大波圧は沖波波高相当の静水圧の2倍以下程度と小さく、また、相対設置水深が3以上と大きい場合も、護岸前面での砕波は生じないため作用波圧は比較的小さい値を示した。一方、相対設置水深が1〜3では、護岸直前で砕波が生じるため非常に大きな波圧が生じた。このように、護岸前面での砕波状況は、護岸に作用する最大波圧値に大きく影響するため、数値計算により護岸前面での砕波形式の分類をおこなった。計算は、ポテンシャル理論に基づく境界要素法を用いておこない、砕波直前までの波面の様子を追跡し、砕波位置と波面の巻きみの様子を求めた。なお、計算では、消波工領域にはDarcy則を適用して波浪減衰の効果を便宜的に与えた。数値計算から求めた砕波位置は実験で観察された砕波位置をある程度再現していたが、入射波の非線形性が大きくなるにしたがって、両者の一致の程度は悪くなる傾向が見られた。これは、強非線形の条件下では、消波工領域へのDarcy則の適用に限界があることと、消波工上での越波の効果が数値計算に加味されていないためと考えられる。これら、数値計算の精度の向上は今後の研究課題である。

This paper studies the characteristics of shock wave force generated by curved revetment with arc section and water tank. The impact wave force on the revetment is different from that on the revetment front. Wave conditions, revetment section shapes, revetment effects, shock wave pressure characteristics, etc. In addition, the wave pressure distribution of all large-scale 2D wave generators in the Department of Engineering of Kyushu University was measured under different conditions, such as the water depth of revetment installation, revetment shape, and wave absorption gap ratio. As a result, the shock wave height (H_O) is equivalent to the maximum wave pressure of 4.5 ~ 5 times the hydrostatic pressure, and the peak height of the revetment on the hydrostatic surface is 10 ~ 20% of the peak height. The maximum wave pressure depends on the wave condition in front of the revetment and the water depth h/H_O of the revetment.(h) When the setting depth of revetment is less than 1, the wave generation on the impact side of wave absorption work, the attenuation after wave absorption, the effect of wave protection, the maximum wave pressure, the impact wave height, and the hydrostatic pressure are less than 2 times, and the corresponding setting depth is more than 3. When the setting depth of revetment is large, the wave generation in front of revetment, and the effect wave pressure are small. The water depth of one side and the opposite side are set to be 1 ~ 3. The revetment is set to be very large. The wave pressure is generated. The wave condition in front of the revetment and the maximum wave pressure value in front of the revetment are classified according to the maximum wave pressure value and the maximum wave pressure value. Calculation of wave front and wave front elements For example, the calculation method and the wave attenuation method are applicable to the field of wave attenuation and the field of wave attenuation. The number of calculations is calculated and the position of the incident wave is observed. The degree of non-linearity of the incident wave is large. The degree of consistency of the incident wave is observed. Under the condition of strong non-linear shape, the application of Darcy in the field of wave absorption is limited. The accuracy of numerical value calculation is improved and the future research topic is discussed.