重合格子法を用いた流体-構造体連成モデルによるフラップゲートの波浪および津波応答解析

Abstract

フラップゲート式可動防波堤は, 通常海底に倒伏し, 津波あるいは高潮発生時には浮力を利用して浮上し, 短時間で港口を閉鎖できる可動式の防波堤である。フラップゲートの津波あるいは周期波に対する応答特性は, 従来の水理模型実験により概ね明らかにされている。しかしながら模型実験では, 実験設備の制約により, 模型寸法や実験条件を自由に設定することは容易ではない。そこで本研究では, 流体と構造体とを連成する2次元数値解析モデルを構築し, フラップゲートの扉体を模擬した構造体に孤立波あるいは周期波を作用させ, 波の伝播過程および扉体の運動特性や波圧特性について評価を行った。解析の結果, 本モデルによって水理模型実験の結果を良好に再現できることが確認された。

A flap-gate breakwater is a new type structure for coastal disaster reduction caused by tsunamis and storm surges. The flap-gate usually lies down on the bottom of sea and rises up as a seawall with its buoyancy when tsunamis or storm surges occur. In our previous experimental studies, blocking capabilities of the flap-gate against tsunamis were confirmed, and the characteristics of the gate motion and wave pressure have been clarified. Present study develops a numerical simulation model considering fluid-structure interactions for the flap-gate and validation of the numerical model is conducted. It is shown that the present developed model gives accurate predictions of flap-gate motions and wave pressures against hydraulic model experiments.