海底上の円筒に対する非ボッシネスク重力流ヘッドの衝撃力

この研究では、実験データに対して十分に検証された大規模渦シミュレーションモデルを使用して、非ボッシネスク効果のもとで海底上の円筒に対する重力流ヘッドの衝撃力を研究します。重力流についての既存の研究のほとんどは、重力流と周囲の流体との間のわずかな密度差に関するものであり、ボッシネスク近似を用いて密度が一定であると仮定していました。しかし、本研究の目的は、顕著な密度差を持つ重力流についてです。重力流の一貫した乱流構造と、円筒に対する衝撃力の一時的振動について、密度差が(ρs−ρa)/ρa=0.02から2までの範囲で、円筒の直径に対する相対的な高さE/D=0.05、0.4、および1.0の場合を詳述します。流れの速度場と渦度場は、重力流ヘッドが後方の過剰圧によって駆動される主流から分離する様子を示し、密度差にほぼ依存しない構造的類似性を持っています。重力流ヘッドの前方および後流速度は数値シミュレーションから決定され、浮力速度に関連付けられます。重力流ヘッドの到着直後に、円筒に対する衝撃力がピークに達します。非ボッシネスク流の衝撃力の基準として重力駆動圧を使用して、新しい抗力係数と揚力係数のセットを提案します。重力駆動圧によって無次元化されたピーク衝撃力は、流れの密度がどれほど大きくても、密度差には相対的に独立していることがわかりました。