報告書番号

U97038

タイトル（和文）

３次元局所洗掘数値解析手法の高精度化と発電所放水口前面への適用性の検証

タイトル（英文）

REFINED 3D COMPUTATIONAL METHOD FOR LOCAL SCOUR AND VERIFICATION WITH FIELD DATA

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

発電所現地において温排水の水中放流により発生する局所洗掘現象を精度良く評価するため，これまでの数値解析手法に対して次のような改良を行った。（１）非平衡性を考慮した砂移動のモデルを利用して，砂面から離脱する砂粒子の量を評価する。（２）砂粒子の輸送現象は，乱流拡散係数と沈降速度を考慮した移流拡散方程式により計算される。（３）現地の海底砂面に作用する波の底面せん断力が考慮できるようにした。（４）底面境界条件を拡張して，砂面に固定床や洗掘防止対策工が共存する状態でも局所洗掘現象を扱える。（５）圧力解法を前処理付きの双共役勾配法とし，計算速度を向上させた。実際の発電所の運転方式を参考にして，温排水が１管および２管から平均流速約５ｍ／ｓで水中放流されると同時に波浪（波高０．７ｍ，波長３５ｍ，周期５秒）が存在する条件の定常な砂面形状を数値解析した。その結果，解析による洗掘領域の幅は実測結果よりも狭いものとなったが，洗掘が最も進行した中心軸を含む鉛直断面内の砂面形状は，どちらも放流条件においても実測結果と良く一致することが確認できた。

概要 （英文）

A REFINED COMPUTATIONAL METHOD HAS BEEN DEVELOPED TO PREDICT LOCAL SCOUR ON A SANDBED CAUSED BY COOLING-WATER JETS FROM A POWER PLANT. THE AMOUNT OF SAND PARTICLES DETACHED FROM THE SANDBED IS EVALUATED WITH A PICK-UP RATE MODEL IN NON-EQUILIBRIUM CONDITIONS. TRANSPORT OF PICKED-UP SAND IS CALCULATED WITH AN ADVECTION-DIFFUSION EQUATION USING TURBULENT DIFFUSIVITY AND SETTLING VELOCITY. TO INCREASE THE APPLICABILITY, FRICTION CAUSED BY WAVE MOTION, AND VARIOUS BOTTOM BOUNDARY CONDITIONS ARE TAKEN INTO ACCOUNT. IN ADDITION, THE PRESSUREEQUATION IN THE TRANSFORMED SPACE IS SOLVED USING A PRECONDITIONED CONJUGATE GRADIENT METHOD TO SHORTEN COMPUTATIONAL TIME. THE SANDBED PROFILES AT AN ACTUAL POWER STATION WERE MEASURED AND THE COMPUTATIONAL METHOD WAS APPLIED TO THE RESULTS. THE PREDICTED WIDTH OF THE SCOURED AREA IS NARROWER THAN THE MEASURED RESULTS, BUT THE VERTICAL PROFILES ON THECENTER LINE, WHERE THE SANDBED IS MOST DEEPLY SCOURED, ARE PREDICTED SATISFACTORILY.

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