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水面形の時間変化、空間波形

第 4 章 2 孤立波の干渉(追越衝突現象)

4.1 水面形の時間変化、空間波形

図 4.1および図 4.2は、追越時の水面形の時間変化を示す。黒点は、それぞれの水面 形の最大波高点を示す。図より、徐々に第2波の波高が下がり、最小になったのち、再 び上昇していることが分かる。

図 4.3および図 4.4は、干渉時の最大波高変化の実験結果と既往研究を比較した図で ある。実線はCraigら(2006)は、擬似スペクトル法を用いた数値計算の結果である。干渉 時には、最大波高が徐々に減少に追越の瞬間に最小となり、その後再び増大しているこ とが分かる。本実験の結果、2波の波高比(a1/a2)によらず全てのケースにおいて、干渉前 の波高減少速度と干渉後の波高増大速度が異なった。しかし、この傾向は減少速度と増 大速度が一致した Craig ら(2006)の計算結果とは異なるものだった。これらのことより、

干渉前後で干渉の特性が異なっている可能性が考えらえる。

図 4.6および図 4.7は、干渉時の造波間隔ごとの高水位継続時間の変化を示した図で ある。高水位継続時間とは、それぞれの水面形ごとに、最大波高の1/2以上が継続する 時間である。(図 4.5の高水位領域の時間)干渉時の最大波高変化とは対照的に、計測 時間が徐々に長くなり、追越の瞬間に最大となり、その後短くなっていることが分か る。波高が下がると同時に、波形は時間的に長くなることが分かった。ケースによる違 いは見られなかった。

図 4.8は、単独波の空間波形を理論値と比較した図である。理論値は、Grimshaw(1971) の3次オーター式(式 2.9)である。すべてのケースにおいて、実験値と理論値は一致して おり、実験、解析の正確性と確かめることができた。

図 4.9は追越時の空間波形の変化を示す。追越時には、徐々に空間波形を変化させな がら伝播する。しかし、本実験の撮影範囲では、追越時の空間波形の全体を撮影するこ とはできなかった。今後は撮影範囲を広くするなどの工夫が必要である。また、追越時 の空間波形が単独波の空間波形と違いを明らかにするため、空間波形の比較を行うこと とした。

図 4.10および図 4.11は、干渉時の空間波形と単独波の空間波形を比較した図である。

追越時の波形は、図 4.9の(5)0.8sec である。干渉時の空間波形と単独の第1,2 波の空間 波形を比較すると(図 4.10)、干渉時は、波高が2波の間の値となり、空間波形は横に広 がった形となっていることが分かる。また、干渉時と同波高の単独波の空間波形を比較 しても(図 4.11)、空間波形の違いは明らかである。

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図 4.1 水面形の時間変化 造波時間間隔による比較(ケース4)

図 4.2 水面形の時間変化 造波時間間隔による比較(ケース5)

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図 4.3 造波間隔ごとの最大波高の変化(ケース4)

図 4.4 造波間隔ごとの最大波高の変化(ケース5)

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図 4.5 高水位領域

図 4.6 造波間隔ごとの高水位継続時間の変化(ケース4)

図 4.7 造波間隔ごとの高水位継続時間の変化(ケース5)

最大波高 1/2最大波高 高水位領域

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図 4.8 単独波の空間波形の比較(実験値と理論値)

(上:ケース1、中:ケース2、下:ケース3)

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図 4.9 追越時の空間波形の時間変化(ケース4)

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図 4.10 追越時の空間波形の比較(追越時:ケース4と単独波:ケース1、3)

図 4.11 追越時の空間波形の比較(追越時:ケース4と単独波:ケース2)

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