本研究は，数値風洞水槽の開発を目指し，気液混相流体場
の解析を行うことが可能な数値スキームを開発することにあ
る．港湾構造物の合理的設計に資するために，外力である波
浪を高精度に推定する必要があるが，日本の全ての港湾にお
いて波浪を長期観測することは現実的ではなく，そのような
場所においては波浪推算モデルを用いなければならない．こ
のことから実際に港湾が存在する沿岸域のような浅海域にお
いて外力波浪を精度良く推算するためには，WAMなど現在の
波浪推算モデルをさらに高分解能・高精度化する必要がある
．しかしWAMを代表とする第３世代の波浪推算モデルは，異
なる成分波間における非線形相互作用の計算方法のみが突出
して進歩しているものの，風から波へのエネルギーの入力及
び，砕波による波のエネルギーの散逸過程については第１世
代より何ら改善されていない．沿岸域のような浅海域におい
ては強風による白波砕波はもちろんだが，水深の浅水化によ
る砕波もスペクトル空間上で取り扱わなければならない．実
際にWAMの浅海版であるSWANが開発され実用化されつつある
が，複雑な地形を考慮した波浪変形を精度良く推算する段階
には至っていないのが現状である．今後，益々実務に伴う要
請が細分化し，局地波浪予測の必要性が増すにつれて，現状
のモデルでは不十分な点が多く，ここで再度現象を捉え直す
ことで風からのエネルギー入力及び砕波によるエネルギー散
逸過程を合理的にモデル化する必要がある．
　そこで本研究では，風による波の発達過程及び砕波による
エネルギー散逸過程を詳細に検討するため，風（気相）と波
（液相）を同時に解法する数値スキームの開発を行った．そ
の第一段階として計算アルゴリズムの検証と基礎的な自由水
面の変動問題，特にダムブレイク問題や気泡の上昇問題につ
いて検討を行った．本研究ではC-CUP法をベースとしたが，
表面張力モデルの導入と数値拡散によって気相と液相の密度
が混和する問題を回避する完全保存型のアルゴリズムを導入
した．
　その結果，オリジナルのC-CUP法では，中間的な密度層が
生成されてしまうことによる非物理的な現象の回避に成功し
，最終的な目的である数値風洞水槽の開発へつながる結果を
得た．ここでは，その第一報として本スキームの概要を説明
し，各計算例を示すとともにスキームの検証結果を示す．