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複雑都市形状が及ぼす物質輸送メカニズムの解明に関する都市気候学的研究

Research Project

Project/Area Number 10J01511
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Architectural environment/equipment
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

池谷 直樹  九州大学, 総合理工学研究院, 助教

Project Period (FY) 2010 – 2012
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords物質輸送 / 都市キャノピー / 複雑都市形状 / 塩分法 / ラージエディーシミュレーション / 都市キノピー
Research Abstract

本年度は昨年度までの解析の再計算と風洞実験による数値解析の検証データの取得の二点を主たる目的として研究を進めた.
境界層高さに比べて粗度高さが比較的大きな割合を占める都市境界層では,粗度に作用する抗力が床面摩擦による抗力に比べて非常に大きくなることが知られている.この結果に基づいたモデルパラメータのチューニングを行い,実験結果に近い床面摩擦力を得ることができた.それに加えて,乱流構造の解析を行った.一般に,都市表面のような複雑な粗面上では,複雑な乱流構造が形成されると考えられているが,その中でも,特に,低速ストリークと呼ばれる周囲よりも低速度の流体塊は,粗度近傍からのejection現象と密接に関連し,運動量輸送に大きく寄与していると考えられており,都市境界層における運動量輸送を議論する上で重要な現象の一つである.この低速ストリークは,粗度高さに対して,長さが数十倍,幅が数倍のサイズを持つ瞬時に発生する構造であると考えられているが,ストリークの大きさは統計的に確認されていなかった.そこで,全計算時間中における低速ストリークの長さ,幅をサンプリングすることで,特徴的な粗度高さの数十倍の構造だけでなく,それよりも小さいストリークが頻発することを示した.
風洞実験では,これまでのスカラーソースを塗布した床面からの平均輸送量の測定に加えて,空間内のスカラー濃度分布の測定を行った.その結果,粗度表面において,風速プロファイルと同様にスカラー濃度分布が対数則に従うことや,輸送量の長さスケールに相当するスカラー粗度が幾何形状に依存することを示した.さらに,スケールや手法の異なる既往研究との比較から,運動量粗度とスカラー粗度に普遍的な関係式が成立すること示し,これまでの風洞実験結果が,数値解析の検証データとして適用できることを示した.

Current Status of Research Progress
Reason

該当しない

Strategy for Future Research Activity

該当しない

Report

(2 results)
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2012 2011 2010 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Geometric dependence of the scalar transfer efficiency over rough surfaces2012

    • Author(s)
      Ikegaya, N., et al
    • Journal Title

      Boundary-Layer Meteorology

      Volume: (Online掲載中,後に紙面掲載の予定) Issue: 2 Pages: 357-377

    • DOI

      10.1007/s10546-012-9698-5

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 立方体粗度群床面-大気間のスカラー輸送現象に関するLarge-Eddy Simulation2011

    • Author(s)
      池谷直樹, ほか
    • Journal Title

      日本建築学会環境系論文集

      Volume: 76 Pages: 943-951

    • NAID

      130004506323

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 平面配列のランダム性及び濃度境界層粗度周辺気流がバルクスカラー係数に与える影響2011

    • Author(s)
      池谷直樹, ほか
    • Journal Title

      日本建築学会環境系論文集

      Volume: VoL76 No.659 Pages: 67-73

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Aerodynamic parameters of building arrays with random geometries, Boundary-Layer Meteorology2011

    • Author(s)
      Zaki S.A., et al
    • Journal Title

      Boundary-Layer Meteorology

      Volume: Volume138Number 1 Pages: 99-120

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 単純粗度配列におけるキャノピー内風速と換気効果の推定2011

    • Author(s)
      池谷直樹
    • Organizer
      第25回数値流体シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪大学吹田キャンパス(大阪)
    • Year and Date
      2011-12-19
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 複雑都市形状における濃度プロファイル測定に基づく運動量・スカラー粗度の相似性2011

    • Author(s)
      池谷直樹
    • Organizer
      日本建築学会学術講演(関東)
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京)
    • Year and Date
      2011-08-23
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 立方体粗度群・床面間のスカラー輸送現象に関するLarge Eddy Simulation2010

    • Author(s)
      池谷直樹
    • Organizer
      日本建築学会大会学術講演会
    • Place of Presentation
      富山大学五福キャンパス(富山県)
    • Year and Date
      2010-09-10
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Large-eddy simulation of scalar transport phenomena between an urban surface and atmosphere2010

    • Author(s)
      Ikegaya, Naoki
    • Organizer
      The fifth international symposium on computational wind engineering
    • Place of Presentation
      The Friday Center, Chapel Hill, NC, USA
    • Year and Date
      2010-05-24
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://ktlabo.cm.kyushu-u.ac.jp/j/list.htm

    • Related Report
      2011 Annual Research Report

URL: 

Published: 2010-12-03   Modified: 2024-03-26  

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