流体・伝熱・構造連成解析による都市建物火災拡大・有害物質輸送メカニズムの解明

• Project/Area Number: 17686049
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Architectural environment/equipment
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 黄 弘 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (30376636)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥13,390,000 (Direct Cost: ¥10,300,000、Indirect Cost: ¥3,090,000); Fiscal Year 2006: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2005: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
• Keywords: 都市火災 / 流体伝熱構造練成 / CFD / 有害物質輸送 / 火災気流 / 粒子法 / 風洞実験 / 流体・伝熱・構造連成解析 / CFD解析 / 都市火災予測手法

Research Abstract

本研究は、流体・伝熱・構造連成解析を用いて、燃焼反応、熱放射、熱対流、火の粉、接炎、風の変化、建物崩壊を融合させた室内外連成させた都市火災拡大と有害物質輸送予測手法を開発し、その物理的メカニズムを解明することを目的としている。
1)実スケール火災風洞実験の実施
火災風洞において、木造家屋を用い、実火災実験を実施した。初期の火源からの区画内での成長、壁面への伝播、噴出火炎の発生といった一連の火災延焼拡大プロセスを把握した。
2)火の粉の挙動を模擬した物理モデルの開発
火の粉による延焼過程は、火の粉の発生、飛散、着床着火に分けられる。ここで、ラングランジュ方程式を用いて、火の粉の飛散モデルを構築した。
3)流体伝熱構造練成された統合的な都市火災拡大有害物質輸送予測と検証
昨年度及び今年度の2)で作成したモデルを連成させ、流体伝熱構造連成させた統合的な都市火災拡大有害物質輸送予測を構築した。風洞実験を対象として、その予測精度を検証した。
4)救助計画、避難・防災計画のための基礎データの整備
上記3)の結果を基に、都市火災時の気流性状、温度性状、建物崩壊状況、汚染質濃度の拡散性状をデータベース化し、都市防災計画及び都市火災時における救助計画などの基礎資料を作成した。

Research Products

• [Journal Article] A numerical study of firebrands scattering in urban fire based on CFD and firebrands aerodynamics measurements (2007)
  • Author(s): Huang, H., Ooka, R., Kato, S., Hayashi, Y.
  • Journal Title: Journal of fire sciences (採用決定)
• [Journal Article] 有風下における区画火災燃焼性状に関する火災風洞実験 (2007)
  • Author(s): 黄弘, 大岡龍三, 加藤信介, 劉乃安, 張林鶴, 〓志華
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 (投稿中)
• [Journal Article] ヘリウムで模擬された市街地火災時の高温浮力流における乱流性状と濃度拡散性状計測 (2006)
  • Author(s): 黄弘, 高橋岳生, 大岡龍三, 加藤信介, 渡辺壮亮
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 A-2 Pages: 315-316
• [Journal Article] Development of contribution ratio of pollution sources to urban air quality by means of CFD (2006)
  • Author(s): Huang, H., Ooka, R., Kato, S.
  • Journal Title: The 6th International Conference on Urban Climate Pages: 278-281
• [Journal Article] Study of the effects of ambient wind direction on flow characteristics and purging flow rate inside a domain located within an urban street canyon (2006)
  • Author(s): Bady, M, Kato, S., Takehashi, T., Huang, H., Ooka, R
  • Journal Title: The 6th International Conference on Urban Climate Pages: 282-285
• [Journal Article] Application of CFD on the prediction of urban thermal environment and urban safety (2006)
  • Author(s): Huang, H., Ooka, R., Kato, S.
  • Journal Title: 7th Sino-Japan Workshop on Turbulence
• [Journal Article] CFD analysis of ventilation efficiency around an elevated highway using visitation frequency and purging flow rate (2006)
  • Author(s): Huang, H., Ooka, R., Kato, S., Jiang, T.
  • Journal Title: Wind ＆ Structures, An International Journal 9 Pages: 297-313
• [Journal Article] CFD analysis on traffic-induced air pollutant dispersion with non isothermal condition in a complex urban area in winter (2006)
  • Author(s): Huang, H., Ooka, R., Chen, H., Kato, S.
  • Journal Title: The Fourth International Symposium on Computational Wind Engineering Pages: 841-844
• [Journal Article] CFDと遺伝的アルゴリズム(GA)の連成解析による煙制御システムの最適化 (2006)
  • Author(s): 黄弘, 大岡龍三, 加藤信介, 陳宏
  • Journal Title: 生産研究 58巻1号 Pages: 59-63
  • NAID: 110003475246
• [Journal Article] Validation and application of CFD modeling for predicting traffic induced air pollution in a complex urban area (2006)
  • Author(s): Hong Huang, Ryozo Ooka, Shinsuke Kato, Taifeng Jung, Takeo Takahashi, Takeaki Watanabe
  • Journal Title: 86th American Meteorological Society Annual Meeting Pages: 8-8
• [Journal Article] 市街地水災における火の粉の飛散のCFD解析 (2005)
  • Author(s): 黄弘, 大岡龍三, 加藤信介, 大竹宏, 林吉彦
  • Journal Title: 日本建築学会環境系論文集 No.593 Pages: 1-8
• [Journal Article] CFD解析と固体高温熱分解モデルとの組み込みによる市街地における火災延焼予測システムの開発に関する研究 (2005)
  • Author(s): 蒋太鋒, 黄弘, 大岡龍三, 加藤信介
  • Journal Title: 生産研究 57巻4号 Pages: 173-176
  • NAID: 110001523546
• [Journal Article] 市街地における火災延焼予測システムの開発に関する研究(その2)モデル街区における火災延焼シミュレーション (2005)
  • Author(s): 蒋太鋒, 黄弘, 大岡龍三, 加藤信介
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 A-2 Pages: 341-342
• [Journal Article] モデル街区における火災延焼シミュレーション (2005)
  • Author(s): 蒋太鋒, 黄弘, 大岡龍三, 加藤信介
  • Journal Title: 日本流体力学会年会2005講演会 Pages: 5-5
• [Journal Article] CFD Analysis of Ventilation Efficiency around an Elevated Highway using Visitation Frequency and Purging Flow Rate (2005)
  • Author(s): Hong Huang, Shinsuke Kato, Ryozo Ooka, Taifeng Jiang
  • Journal Title: The Sixth Asia-Pacific Conference on Wind Engineering (APCWE-VI) Pages: 10-10
• [Journal Article] Application of CFD for Predicting Traffic Induced Air Pollution in a Built-up Urban Area (2005)
  • Author(s): Taifeng Jiang, Hong Huang, Ryozo Ooka, Shinsuke Kato
  • Journal Title: The Sixth Asia-Pacific Conference on Wind Engineering (APCWE-VI) Pages: 10-10
• [Journal Article] CFD simulation of urban fire coupled with firebrands scattering (2005)
  • Author(s): Hong Huang, Ryozo Ooka, Shinsuke Kato, Yoshihiko Hayashi, Hiroshi Otake
  • Journal Title: 8th International Symposium on Fire Safety Science Pages: 1619-1619
• [Journal Article] Optimal Design Of Smoke Control System In Room Fire Using CFD And Genetic Algorithms (2005)
  • Author(s): Hong Huang, Ryozo Ooka, Shinsuke Kato, Hong Chen
  • Journal Title: 4th International Symposium on New Technologies for Urban Safety of Mega Cities in Asia (USMCA 2005) Pages: 10-10
• [Journal Article] Application of a Coupled Simulation Method for Predicting Fire Spread in a Modeled Urban Area (2005)
  • Author(s): Taifeng Jiang, Hong Huang, Ryozo Ooka
  • Journal Title: 4th International Symposium on New Technologies for Urban Safety of Mega Cities in Asia (USMCA 2005) Pages: 10-10