琉球大学 · 工学部

研究キーワードcohesive riverbed erosion・solid-liquid coupled simulation・sediment transport・debris flow mechanics・particle sorting

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• 粘性土河床の侵食に費やされるエネルギーに対する河床凹凸スペクトルの効果2026 · 前田 憲紀, 福田 朝生
• 固体群と流体の三次元連成数値解析による混合粒径土砂流の分級運動に及ぼす速度勾配と粒度分布の効果2025 · 山口 栄治, 福田 朝生
• 三次元固液連成数値解析による濃度の異なる単一粒径土砂流の乱れ構造の分析 標2025 · 山口栄治，福田朝生
• 水理実験による袋詰玉石工周辺の流れと流体力の分析2025 · 髙野 宏征, 福田 朝生

• 混合粒径礫群固液混相流の相互作用力の可視化とこれに基づく多相連続体型モデルの構築2023 · 水と混合粒径粒子群からなる固液混相流は分級を伴う複雑な現象であり，土石流対策をはじめとして，学際的に現象解明と実用的な数値解析モデルの開発が求められている．研究代表者らは，既往の研究において粒子の回転なども考慮し，粒子を離散的に取り扱う，水と粒子の微視的視点運動に着目した混合流れの数値解析法APM(Arbitrary Particle Multiphase)を構築している．本研究は，土砂流の水理実験および，APMによる数値解析を行い，混合粒径土砂流の移動機構を考察する．そして，粒子を離散的に取り扱うのではなく，巨視的に粒子運動を取り扱う，より実用的な連続体近似の混合粒径の多相モデルの構築を目指すものである． 初年度は，混合粒径土砂流の基本特性の把握を目的として，2粒径の混合粒径土砂流の水理実験を実施した．水路勾配，粒径比および単位幅流量を変化させて，分級の結果により生じる先頭部への大粒子の集積の様子を観察し，その機構を考察した．実験結果では，大粒子の先頭部の集積は，土砂流の流動深が大粒子よりも大きい時に生じ，流動深が大粒子より小さく，大粒子が水面から大きく露出するよう際は，大粒子の先頭部への集積は生じなかった．また，流動深が大粒子径より大きな際は，供給流量が大きいほど，水路勾配が小さいほど，大粒子の先頭部集積は顕著となった．これらの実験結果より，混合粒径土砂流の大粒子の先頭部集積において，流動深と大粒子径の比は極めて重要な要素となることが明らかとなった． 初年度の種々の混合粒径土砂流の実験結果は，混合粒径の基本特性の分析としてだけではなく，本研究で目指している，混合粒径の多相連続体モデルの検証材料としても重要なデータとなる．
• 屈撓性河岸保護工としての袋詰玉石工の洪水時の安定性解析とそれを用いた新しい設計法2019 · ■■■
• 石礫河川における水と河床粒子の運動および河床構造に及ぼす粒度分布と粒子形状の効果2013 · 石礫群と水の三次元運動を詳細に解析することが出来る数値移動床水路を用い，混合粒径の石礫による数値移動床実験を実施した．混合粒径中の粒径毎の相互干渉機構を考察するため，移動中の粒子が河床と衝突する際に受ける力を粒径毎に計測した．その結果，大きな粒子ほど鉛直上向きの力を受けて移動していることが明かとなった．球群を用いた数値移動床実験を実施し，球と石礫の両数値移動床実験結果の比較から，粒子運動に及ぼす粒子形状の効果を考察した．球と石礫の粒径別流砂量の比較より，石礫形状の粒子の方が，球と比較し，粒径別流砂量の差が小さくなることがわかった．

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