時空間マルチスケール新理論による津波防災施設の最適設計への挑戦

新时空多尺度理论对海啸防灾设施优化设计的挑战

基本信息

批准号：
17J05235
负责人：
野村怜佳
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は，前年度得られた成果に対して多面的な検証を行ったうえで，本研究が提案する理論を広域シミュレーションへと実装する段階まで進捗させた．前年度行った樹木モデルを用いた三次元数値実験に対して，比較実験として同配置・同寸法の円柱群モデルを用いた三次元数値実験を行った．一連の数値実験には，所属組織の有する計算機に加えて，共同利用制度によって利用権を得た外部の計算資源も活用された．多くの従来研究が防潮林を模擬した装置として採用していた円柱群モデルに対して，本研究が提案するマルチスケール理論に基づく抵抗評価を行ったところ，樹木群モデルと比較して水深や流体力の低減効果が劣るという評価結果が得られた．これにより，本研究が数値実験において採用している樹冠を有する樹木モデルが，既往の円柱群モデルと比較して，実際の抵抗効果を評価する上でより適切である可能性を定量的に示したと同時に，提案手法が枝や葉などの樹冠形状に起因する抵抗効果を合理的に評価できていることを確認できた．このような検証を行ったうえで本研究が提案する一連の理論・評価手法を，実災害時の津波遡上・浸水状況の予測に用いられる二次元浅水長波解析へと適用することを行った．得られたシミュレーションの結果から，樹幹部浸水，樹冠部浸水，全浸水という三つの浸水形態それぞれにおいて水理実験で確認されるような水面形状を得ることが確認された．このような結果から，本研究が提案する理論，およびそれに基づく評価手法などは，防潮林の減災効果を考慮した浸水予測シミュレーションの更なる高度化に貢献しうることを示した．また，非定常状態，定常状態のそれぞれの状態において提案理論が合理的な予測を提案できるかどうか調査することで，時空間マルチスケール理論へ発展させることを目指した．

今年，在对前一年的成果进行多方面验证后，我们已经进入将本研究提出的理论应用于广域模拟的阶段。与去年使用树模型进行的三维数值实验相比，我们使用相同排列和尺寸的圆柱组模型进行了三维数值实验作为对比实验。在这一系列的数值实验中，除了我所属组织拥有的计算机之外，我还使用了我通过共享使用系统获得的外部计算资源。当我们基于本研究提出的多尺度理论对之前许多研究中被用作模拟防潮森林的装置的圆柱组模型进行阻力评估时，我们发现水深和流速与树群模型的评价结果表明，降低体力的效果较差。结果，我们在数值实验中定量地证明了本研究中采用的带树冠的树木模型与现有的圆柱组模型相比可能更适合评估实际阻力效果，同时我们也证实了所提出的模型。该方法能够合理评估树枝、树叶等树冠形状引起的阻力效应。经过这样的验证，我们将本研究提出的一系列理论和评估方法应用于二维浅水长波分析，用于预测实际灾害期间的海啸和洪水情况。模拟结果证实，在树干浸水、树冠浸水和完全浸水三种类型的浸水中，每一种都能获得与水力实验中确认的相似的水面形状。这些结果表明，本研究提出的理论和基于该理论的评估方法有助于进一步推进考虑防潮林减灾效果的洪水预测模拟。此外，我们的目的是通过研究所提出的理论是否能够在非稳态和稳态下做出合理的预测，将所提出的理论发展为时空多尺度理论。

项目成果

期刊论文数量（14）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Viscosity Evaluation of Solid-Liquid Mixture based on Direct Numerical Simulation

基于直接数值模拟的固液混合物粘度评价

DOI：
10.11421/jsces.2018.20182007
发表时间：
2018
期刊：
Transactions of the Japan Society for Computational Engineering and Science
影响因子：
0
作者：
Abe Hiraku;Horiguchi Tatsuya;Masuda Mikiya;堀口　達也;堀口　達也;堀口　達也;堀口　達也;堀口　達也;堀口　達也;堀口　達也;堀口　達也;堀口　達也;堀口　達也;堀口　達也;堀口　達也;堀口　達也;堀口　達也;堀口　達也;堀口　達也;堀口　達也;堀口　達也;堀口　達也;堀口　達也;堀口　達也;堀口　達也;冨田啓貴;Tomita Hirotaka and Seguchi Noriko;Tomita Hirotaka;Tomita Hirotaka;冨田啓貴;冨田啓貴;冨田啓貴;冨田啓貴;冨田啓貴;野村怜佳，高瀬慎介，森口周二，寺田賢二郎
通讯作者：
野村怜佳，高瀬慎介，森口周二，寺田賢二郎

A Method of Numerical Viscosity Measurement for Solid-Liquid Mixture

固液混合物粘度的数值测量方法

DOI：
10.1007/978-3-319-65463-8_17
发表时间：
2018
期刊：
Multiscale Modeling of Heterogeneous Structures, Lecture Notes in Applied and Computational Mechanics
影响因子：
0
作者：
Reika NOMURA;Kenjiro TERADA;Shinsuke TAKASE;Shuji MORIGUCHI
通讯作者：
Shuji MORIGUCHI

防潮林内流れ解析のための数値実験による粘性散逸率評価

通过数值实验评估防潮林流动分析的粘性耗散率