4. 大規模風洞による飛砂量分布実験
4.1 実験施設と測定装置
以降に実験に使用した主要な装置を示す．
(1) 吐出し型風洞
実験に使用した吐出し型風洞を図－4.1 に示す．測定断面は，底面に 10cm の厚さ に砂を敷いた状態で1m×1mとなる．計測部分の長さは 20mであって片面はガラス張 りとなっている．計測部の終端には金網（網目約 0.1mm）で囲った集砂室を設けて ある．主な仕様は表－4.1 に示す通りで，発生させることが可能な風速の範囲は 3～
30m/sである．風速と送風機のファン回転数，操作盤の目盛との関係はおよそ 表－4.2
のとおりとなっている．
飛砂風洞装置の諸元
図－4.1 吐出し型風洞［堀田，1985］
測定部断面（送風域） ：1×1m 〃 の長さ ：20m
風速 ：3～30m（可変）
底質試料の厚さ ：10cm 測定部の1側面はガラス張り
表－4.1 吐型飛砂風洞の主な仕様［久保田ら，2006a」
風速 3～30m/s
分布 ±2％（有効断面内）
乱れ率 1％以内
送風機 1段軸流ファン 風量 1800m3/min.
駆動モータ 直流モータ 50～1200r.p.m.
表－4.2 風速，送風機ファン回転数，操作盤目盛の関係［久保田ら，2006a」
風速（m/s） 6～8 13 18～19 26 ファン回転数（r.p.m.） 350 600 900 1100 操作盤目盛 30 53 75 90
(2) 風速計
風の測定には日本カノマックス社製の多点風速計（熱線風速計）1560 を使用した．
熱線風速計14 基の高さを違えて鉛直分布を測定した．この風速計アレーの設置状況 を図－4.2に示す．
55 50 45 40 熱線風速計
プローブの配置
砂面から の高さ (cm)
65 60
15 10 5 0 35 30 25 20
図－4.2 熱線風速計プローブ配置図［保坂ら，2012］
(3) 鉛直分布型捕砂器
飛 砂 量 の 鉛 直 分 布 の 測 定 に は ， 図 －4.3 に 示 す 鉛 直 分 布 型 捕 砂 器 を 使 用 し た ． 幅 10cmの捕砂する入り口が19箇所あり，砂面から高くなるほど移動する飛砂が減るた め捕砂される飛砂量は小さくなることから，計量の精度を確保するために上方ほど 入り口の高さを大きくしている．捕砂口の背後にはプランクトンネットを設置し，
入ってきた砂がネット内に溜まる構造となっている．
図－4.3 鉛直分布型捕砂器［久保田ら，2007］
(4) 圧電飛砂計
本研究では前述のとおり高濃度飛砂計測用に4mmのカバーを装着したものを使用 した．圧電飛砂計による飛砂量の算出は，センサ ー部に飛砂が衝突する個数を求め，
砂を球形と仮定して密度2.702g/cm3(実験砂の密度)を乗じることとした．
35 40
5 10 15 20 25 30
Vertical distribution of Sand entry
Sand entry 65
0
Elevation from sand surface (cm)
45 50 55 60
品名 phantom V7.1
総画素数 最大800×600画素
撮影速度 最速160000コマ/秒
シャッター速度 最短２マイクロ秒
レンズ ニコン
照明 メタルハライドライト１５０W
(5) 高速度カメラ
飛砂速度の測定のため高速度カメラで飛砂運動を撮影し，その映像から飛砂の水 平速度を解析するものとした(藤澤ら（2009）または Fujisawa and Kubota(2010)による 平衡状態の飛砂に対する飛砂水平速度の解析方法)．用いた高速度カメラの外観と主 な仕様を図－4.4，表－4.3に示す．この高速度カメラは外部からのデジタル電圧信号 を，撮影と同じタイミングで取り込むことが可能である．そこで，圧電飛砂計から のアナログ出力を，AD変換器を通してデジタル化し，パーソナルコンピュータおよ び高速度カメラ本体に同時に収録して映像と同期させた．
図－4.4 高速度カメラ［久保田ら，2007］
表－4.3 高速度カメラの主な仕様［久保田ら，2007］