| 河川工学上、流路蛇行部における流況とそれによる土砂輸送、堆積及び洗掘は非常に重要であり、河道計画の策定や、流路の安定化等に関わる問題である。このため、古くより現地観測、実験がおこなわれ、主々の研究成果が報告されており、いくつかの制約条件下ながらも流路変動などを予測しうるまでに至っている。しかしながら、蛇行流路における流れの状況をより正確に解明しようとするに際しては、蛇行流路における流れの構造が複雑で、理論研究の不十分な部分もあり、十分な精度の解は得られていない。このような蛇行流路状況を検討する手段としては、一般的には解析解を求める方法や数値解析による方法があるが、前者においては、基礎式の簡略化をおこなう必要があり、後者も極端な水位差を伴う流れや常射流混在流れでは計算の安定性を保つことは難しく、より安定性の優れた計算法が求められている。本研究では、数年間にわたっておこなっている一連の蛇行実験中の、侵食性河岸蛇行水路実験に着目し、最近、航空力学の分野等で圧縮性流れの計算法として注目されているFDS法（Flux Difference Splitting scheme；流束差分離法）をこの実験に適用することを試みる。FDS法においては従来の差分法とは異なり、数値流束といった概念を導入し、この数値流束を流れの特性の伝播方向に分割して配分をおこなう。このFDSは衝撃波の捕捉を目的に開発された手法であり、眺水や段波等の不連続を含む流れにおいても対応でき、理論的にも計算アルゴリズム上においても明快であり取り扱いも易しい。したがって、多次元問題や、一般座標系への拡張も容易であり、より一般的な実河川の問題へ適用が可能と考えられる。著者らは、まず元々圧縮性流体を対象に構築されているFDS法の基礎式を非圧縮性開水路の2次元流れに対して適応可能なものへと再構築をおこなった。その際に将来の実河川への適応を考慮して一般座標系を採用し、また、これを用いて計算モデルを開発し、2次元段波の理論と比較することによりモデルの検証をおこなっている。［＊］本論文では、非圧縮性開水路の2次元流れに対して構築されたFDS法の基礎式を用いて、蛇行実験の流況再現計算を試み、その結果よりモデルの考察をおこなうこととする。 |
