海岸構造物基礎周辺の流体と地盤変動の高精度連成解析モデルの開発

沿海结构物基础周围流体与地面变形高精度耦合分析模型的开发

基本信息

批准号：
17760401
负责人：
楳田真也
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Kanazawa University
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

项目摘要

海岸構造物周辺の流況・流体力の基本特性を把握し,基礎部周辺の流体・底質輸送・地盤変動の連成解析モデルを構築するために,以下の3つの解析を実施した.(1)非対称振動流中の柱状構造物周辺の流況と流体力の解析高波浪条件下の海岸構造物周辺の流動特性に関する知見を得るために,非線形クノイド波を模擬した流速変動波形を有する非対称振動流場に設置した円柱周辺の流体場を対象として詳細な数値解析を行った.KC数と非対称パラメータを用いた渦放出数の予測式を提案するとともに,渦流れパターンと流体力変動の関連,流れ方向流体力と直行方向流体力の相関,流体力係数とKC数および非対称パラメータとの関係を明らかにした.(2)一様流場における柱状構造物周辺の洗掘過程の解析前年度および(1)で開発・検証した一般曲線座標系表示のNavier-Stokes方程式を用いた非定常3次元流体解析モデルに,掃流砂輸送量式と底質の体積保存式からなる底面地形解析モデルおよび底質粒子の安定条件を考慮した斜面滑動モデルを組み込んで,流体運動と地形変動の連成解析モデルを構築した.本解析モデルを一様な砂質地盤上に設置された直立円柱周辺の一様流場に適用し,周辺流況と局所洗掘の発達過程を解析した.洗掘開始から平衡状態に至るまでの洗掘孔およびマウンドの発達過程や洗掘孔内の流速分布の変化特性を良好に捉えた.(3)振動流場における円柱構造物周辺の洗掘過程の解析さらに,(2)で構築した連成解析モデルを振動流場における小口径円柱周辺の局所洗掘の問題に適用し,KC数による洗掘地形と渦流れパターンの変化を考察した.最大洗掘深とKC数との関係を良好に再現できるが,洗掘形状の再現性には問題が残るため,加速度のある流体場へ適用するには底質輸送モデルの高度化が重要であることが分かった.

为了了解海岸结构周围流动条件和流体力的基本特征，构建基础周围流体、泥沙输送和地面变形的耦合分析模型，我们进行了以下三项分析： 1）柱状结构周围的流动条件。在不对称振荡流中流体力分析为了了解高波浪条件下海岸结构周围的流动特性，我们对安装在非对称振荡流场中的圆柱体周围的流体场进行了详细分析，该圆柱体的流速脉动波形模拟了非线性椭圆曲线数值分析。提出了利用KC数和非对称参数对涡旋脱落数的预测公式，并研究了涡旋流型与流体力脉动之间的关系、流向流体力与正交流体力之间的相关性、流体力(2) 均匀流场非稳态3D流体分析模型中柱状结构周围的冲刷过程分析。结合底质输运方程和底泥体积守恒方程组成的底质地形分析模型和考虑底泥颗粒稳定条件的斜坡滑动模型，构建了流体运动与地形变化的耦合分析模型。该分析模型统一该应用应用于沙地上安装的直立圆柱体周围的均匀流场，分析了周围的流态和局部冲刷的发展过程。分析了冲刷孔和冲刷从冲刷开始到平衡状态的过程。冲孔发育过程及流速分布变化特征(3)振荡流场中圆柱结构周围的冲刷过程分析。进一步将(2)中构建的耦合分析模型应用于振荡流场中小直径圆柱体周围的局部冲刷问题。，通过 KC 数冲刷地形和涡流我们考虑了模式的变化，虽然可以很好地再现最大冲刷深度和KC数之间的关系，但冲刷形状的再现性仍然存在问题，因此很难将其应用于具有加速度的流体场。我们发现提高模型的复杂度很重要。