波形情報と砕波による渦度供給過程に注目した砕波帯内動場のモデル化

破浪区内的运动场建模，重点关注波形信息和破浪产生的涡量供应过程

• 批准号: 02650354
• 负责人: 武若 聡
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1990
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1990 至 1991
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02650354/
• 关键词: 波形情報; 砕波; 渦度供給; 不規則波; 強分散性波動方程式; 重み付き残差法; 波形変形; 渦度; 波動方程式; 波形情報; 砕波; 渦度供給; 不規則波; 強分散性波動方程式; 重み付き残差法; 波形変形; 渦度; 波動方程式

物理性を有する一般的な沿岸波浪予測手法の確立を目指して,昨年度に引続き,以下のような検討を具体的に行った。1)波頂部前面での砕波による渦度供給のモデル化:砕波を伴う波浪場(turbulent bore)の物理過程は,砕波に伴う波頂部前面からの多量の渦度供給によって特徴づけられる。そこで,波頂部前面での砕波が平均流速場で見たときの剥離流の存在に対応していることに着目することにより,渦度供給量のモデルを開発した。このモデルは,boreの発達状態の違いによるいわば"砕波の程度"の差に対応した渦度供給量の変化を表現することが可能な一般性を持っている。2)砕波による供給渦度の移流拡散過程のモデル化:砕波に伴って供給された渦度は流体内部で移流拡散することになるが,その実際の物理過程はかなり複雑である。そこでここではその過程を現象の本質を失わない範囲でモデル化することを試みた。具体的には,水表現でのせん断力ゼロの条件がかなり支配的な条件となっていることに着目して,turbulent wakeモデルに基づいたモデル化を行った。3)重み付き残差法に基づく強分散性波動方程式の導出とその数値解法の開発:一般的な波動モデルの開発に際しては,上記のような砕波の効果の取り込みという課題に加えて、任意の不規則波動場をも取り扱い得る広い周波数帯域上で適用可能な強分散性の波動方程式が必要となる。そこでここでは,新たに重み付き残差法に基づいた定式化により,そのような任意のスペクトル帯域を有する波動場を扱い得る強分散性波動方程式を導出した。そして,この波動方程式の数値解去を領域境界での造波方法などとともに開発した。さらに,いくつかの計算例を通じてこの方程式の基本的な特性を明らかにした。

去年之后，我们进行了具体研究，以建立具有物理特性的一般沿海波预测方法。 1）通过在波顶的前部打破波的涡度供应对涡度供应进行建模：湍流孔的物理过程具有断裂波的特征，其特征是从波顶的前部带有断裂波的大量涡度供应。因此，我们通过关注波顶部前部的断裂波来开发出涡度供应模型，对应于在平均流场中看到剥离流的存在。该模型具有通用性，使其能够表达涡度供应的变化，这是由于孔的发育状态差异，与“破裂波的严重程度”的差异相对应。 2）建模由于断裂波引起的供应涡度的对流扩散过程：带断浪波的涡度将在流体内部对流扩散，但实际的物理过程非常复杂。因此，我们试图在没有失去现象本质的范围内建模过程。具体而言，我们已经根据湍流唤醒模型进行了模型，重点是水表达中零剪切力的状况是相当主导的条件。 3）基于加权剩余方法和数值溶液方法的开发的结实分散波方程的推导：除了上述结合破裂波效应的挑战外，还需要坚固的可分配波方程，可以在可以处理可以处理任意不规则波场的宽频段上应用。在这里，我们得出了一个可恢复的波动方程，该方程可以通过基于新的加权残留方法的公式来处理具有任意光谱带的波场。然后开发了该波方程的数值去除以及在边界处创建波的方法。此外，通过几个计算示例阐明了该方程的基本属性。