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屋外PIVによる都市乱流組織構造の生成メカニズム解明

Research Project

Project/Area Number 09J09416
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field 水工学
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

瀧本 浩史  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2009 – 2011
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2011: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2010: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2009: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords乱流構造 / PIV / 接地境界層 / 都市気象 / 風洞実験 / Large-eddy simulation / 地表面幾何 / 都市境界層 / 屋外実験 / 都市大気乱流 / ストリートキャニオン / 乱流組織構造
Research Abstract

風洞実験により,壁面乱流内のコヒーレント構造の地表面幾何依存性を検討した.各地表面幾何上の水平断面における流速分布に対してPOD(直交基底分解)を適用し,乱流構造のスケール分離を行った.水平断面内の風速変動について,2点相関係数の分布を求め,乱流構造の平均的な形状を可視化したところ,新たに以下の所見が得られた.
1.壁面近傍に発達するストリーク状の乱流構造は,フラットな地表面や建物のある都市型の地表面でも観測され,地表面の幾何性状に関わらず普遍的に存在することが確認された.
2.乱流構造の空間スケールは地表面性状に大きく依存するが,内部境界層の厚さと速度勾配による整理が効果的である.
3.対数則層内の乱流構造の長さと幅の比をとると,地表面性状には依らずに,その高度における速度勾配の大きさによって一意に決定される.
これらの乱流構造の形状と速度勾配の関係は,数値シミュレーションにおいても再現された.また,数値シミュレーションを用いた乱流の3次元構造の可視化から,地表面近傍のストリーク構造と上空のストリーク構造では,内包する渦構造の分布が異なることが分かった.上空での乱流構造の発達には,下層の乱流構造の有無が重要であることが予測される.このような乱流の性質から,都市型の境界層では下層の乱流構造を強制的に発生させることで上空の乱流構造が活発になると考え,1つの高層建物を配した数値実験により,その有用性を確認した.

Report

(3 results)
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2011 2010 2009

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (9 results)

  • [Journal Article] Particle image velocimetry measurements of turbulent flow within outdoor and indoor urban scale models and flushing motions in urban canopy layers2011

    • Author(s)
      Hiroshi Takimoto, Ayumu Sato, Janet Barlow, Ryo Moriwaki, Shiho Onomura, Manabu Kanda
    • Journal Title

      Boundary-Layer Meteorology

      Volume: 140 Issue: 2 Pages: 295-314

    • DOI

      10.1007/s10546-011-9612-6

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Particle Image Velocimetry Measurements of Turbulent Flow Within Outdoor and Indoor Urban Scale Models and Flushing Motions in Urban Canopy Layers2011

    • Author(s)
      Takimoto, H., Sato, A., Barlow, J.F., Moriwaki, R., Inagaki, A., Kanda, M
    • Journal Title

      Boudnary-Layer Meteorolgy

      Volume: in press

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 種々の地表面幾何上の境界層に見いだされる普遍的な乱流構造アスペクト比2011

    • Author(s)
      瀧本浩史, 佐藤歩, 道岡武信, 神田学
    • Journal Title

      土木学会水工学論文集

      Volume: 55 Pages: 325-330

    • NAID

      130004557590

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] PIV計測による都市キャノピー層内外の乱流構造解析2010

    • Author(s)
      瀧本浩史, 佐藤歩, 神田学
    • Journal Title

      日本流体力学会和文機関紙「ながれ」

      Volume: 29 Pages: 433-436

    • NAID

      110008440651

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 種々の地表面幾何上に発達する乱流構造の比較2011

    • Author(s)
      瀧本浩史
    • Organizer
      日本流体力学会年会2011
    • Place of Presentation
      首都大学東京,東京
    • Year and Date
      2011-09-08
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Comparisons of turbulence structures over various types of surface geometries2011

    • Author(s)
      Hiroshi Takimoto
    • Organizer
      PHYSICAL MODELLING OF FLOW AND DISPERSION PHENOMENA
    • Place of Presentation
      Hamburg, Germany
    • Year and Date
      2011-08-23
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Influences of surface geometry to the coherent turbulence structures2011

    • Author(s)
      Hiroshi Takimoto
    • Organizer
      Coherent flow structures in geophysical flows at earth's surface
    • Place of Presentation
      Vancouver, Canada
    • Year and Date
      2011-08-05
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 種々の地表面幾何上の境界層に見いだされる普遍的な乱流構造アスペクト比2011

    • Author(s)
      瀧本浩史, 佐藤歩, 道岡武信, 神田学
    • Organizer
      土木学会水工学講演会
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2011-03-10
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] PIV計測による都市キャノピー層内外の乱流構造解析2010

    • Author(s)
      瀧本浩史, 佐藤歩, 小野村史穂, 神田学
    • Organizer
      日本流体力学会年会2010
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2010-09-11
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] PIV measurements of mean and instantaneous flow structures within and above an outdoor urban-like canopy layer2010

    • Author(s)
      Takimoto, H., Sato, A., Onomura, S., Kanda, M.
    • Organizer
      Ninth Urban Symposium on the Urban Environment
    • Place of Presentation
      Keystone, USA
    • Year and Date
      2010-08-03
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] PIV measurements on the effects of fetch lengths and atmospheric stabilities on turbulent flow over building arrays2009

    • Author(s)
      瀧本浩史
    • Organizer
      International Workshop on Physical Modeling of Flow and Dispersion Phenomena
    • Place of Presentation
      von Karman Institute
    • Year and Date
      2009-08-25
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] PIV measurements of atmospheric turbulence within and above an outdoor urban scale model2009

    • Author(s)
      瀧本浩史
    • Organizer
      International Conference on Urban Climate
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2009-06-30
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 屋外および風洞における都市キャノピー流れのPIV計測2009

    • Author(s)
      瀧本浩史
    • Organizer
      日本気象学会2009年度春季大会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
    • Year and Date
      2009-05-28
    • Related Report
      2009 Annual Research Report

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Published: 2009-04-01   Modified: 2024-03-26  

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