平面二次元浅水乱流モデル:SDS-2DHモデル

海浜流や潮流、河川流などの大規模複雑浅水乱流場は工学的な側面や生態環境学的な側面から非常に重要であり、そこでの物質や運動量の輸送混合過程の詳細を精度良くかつ合理的に記述できる数値モデルが必要とされています。灘岡研究室で開発されたSDS-2DHモデルは、乱れの分離スケールとして、通常のLESで用いられる計算格子幅ではなく、浅水乱流場の物理構造上のキーとなる水深を用いており、これに基づいて水深スケール以下と水平大規模渦スケールの現象を分離し、水深スケール以下の乱れについては、そのソースも含めてモデル化することで、大規模複雑乱流場での水平大規模渦の直接数値計算が効率よく行えるモデルとなっています。

準三次元浅水乱流モデル:SDS-Q3Dモデル

SDS-2DHモデルは水平二次元の枠組みで構築された浅水乱流モデルでありますが、一般に浅水流の場合においても、河川の二次流や海浜流の戻り流れなど、流速場の鉛直分布構造が重要となる場合があり、さらに、水平大規模渦自体の三次元構造の存在も、特に、大規模渦による底質浮遊を議論する際には極めて重要となります。SDS-Q3DモデルはSDS-2DHモデルの低計算負荷、という特長をある程度保つ形で、このような浅水乱流場の計算を合理的に行えるような準3次元計算モデルとなっています。モデルの構築においては、運動量方程式に対して鉛直方向にスペクトル法(Legendre-Galerkin法)を用いて展開しているため、1)3次元計算に較べ低計算負荷であること、2)非一様水深場への適用が容易である、といった特徴を有しています。

研究一覧へ戻る