CWENOスキームによる浸透破壊中の砂の移動と浸透流の数値シミュレーション

Abstract

浸透破壊に至るまでの砂（の塊）は固体として扱うことができるが，浸透破壊後は有効応力を失うことで流体のようにふるまう。本論文では，固体から流体へと変化する浸透破壊前後の砂の挙動を連続的にシミュレートするための数値解析手法を提案する。流動化した砂の挙動を解析するため，砂と浸透水の両方についてオイラー表記された連続式と運動方程式を支配方程式とする。双曲型の偏微分方程式となる支配方程式を，安定的かつ高精度に解くためCWENO（Central Weighted Essentially Non-Oscillated method）スキームを採用する。ここでは，1次元及び2次元のダルシー流の計算精度を確かめた後，上向き浸透流による砂のボイリングについての数値計算に取り組む。提案手法は浸透破壊前後の浸透流及び砂の挙動を連続的に計算することを可能にし，計算された浸透破壊後のそれらの速度は理論解と良好に一致することが示される。