煙・火災流等の圧縮性高浮力乱流の乱流モデル開発

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04452249
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 加藤 信介 東京大学, 生産技術研究所第5部, 助教授 (00142240)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 持田 灯 東京大学, 生産技術研究所第5部, 助手 (00183658) ; 村上 周三 東京大学, 生産技術研究所第5部, 教授 (40013180)
• Keywords: 火災 / 圧縮性 / 高浮力乱流 / 煙流動 / 数値解析 / 模型実験

Research Abstract

本年度はレーザー流速計(LDV)による圧縮性高浮力乱流の変動風速計測法開発した。更に、変動風速と変動温度の相関計測法の開発を行いその精度を確認した。
LDVは、昭和61年度の科研費一般A(代表者 村上周三)の助成により導入し、平成2年度東京大学生産技術研究所設備充実費(研究代表者 加藤信介)により、光ファイバーシステムにバージョンアップしている。本研究では、このLDV計測システムを用いて、垂直過熱平板上のサーマルプリュームを対象とした模型実験を行い、平均流の他、レイノルズストレスなど変動風速の乱れ性状を高精度に計測した。
また、これとともに高浮力乱流の数値シミュレーション手法に関して以下の研究を行った。
1)圧縮性高浮力乱流の数学モデルの吟味
(1)非圧縮ブシネスク近似モデルの改造
平均速度項を組み込み、簡易圧縮性高浮力乱流モデルを作成した。
(2)密度変動の影響を考慮した乱流モデルの作成
吉澤、Humphreyらによる乱流モデルには、直観的、経験的に除外された多くの高次変動相関項がある。レーザー流速計による計測結果の解析からこれらの項のオーダーを評価し、できるだけ簡素な形式で且つ、実現象に対応する乱流の数学モデルを検討した。
2)圧縮性高浮力乱流の数値シミュレーション
上述の簡易モデル並びに密度変動を考慮した乱流モデルを基礎とする数値シミュレーションを実行し、実験値と比較した。乱流モデルの各定数のパラメトリックスタディとあわせてこの比較検討により乱流の数学モデルの特性が明らかになった。

Research Products

• [Publications] 加藤 信介 村上 周三 義江 龍一郎: "圧縮性高浮力流れの数値シミュレーションに関する研究(その5) 密度変動相関項と簡易圧縮性乱流モデルに関する考察" 日本建築学会大会学術講演梗概集(北陸). 521-522 (1992)
• [Publications] 義江 龍一郎 村上 周三 加藤 信介: "圧縮性高浮力流れの数値シミュレーションに関する研究(その6) 3種の乱流モデルによる鉛直加熱壁近傍の自然対流解析" 日本建築学会大会学術講演梗概集(北陸). 523-524 (1992)
• [Publications] 義江 龍一郎 村上 周三 加藤 信介: "圧縮性高浮力流れの数値シミュレーションに関する研究(その7) 圧縮性を考慮した2種類のκ-εモデルによる鉛直加熱壁近傍の自然対流解析" 空気調和・衛生工学会学術講演会論文集. 665-668 (1992)
• [Publications] 加藤 信介 村上 周三 義江 龍一郎: "密度変化を伴う高浮力流れの数値シミュレーションに関する研究 密度変化を考慮した2種類のκ-εモデルによる鉛直加熱壁近傍の自然流解析" 第6回数値流体シンポジウム講演論文集. 313-316 (1992)
• [Publications] 加藤 信介 村上 周三 義江 龍一郎: "火災における流動解析" 機械の研究. 45. 181-187 (1992)
• [Publications] 加藤 信介 村上 周三 義江 龍一郎: "火災における流動解析" 機械の研究. 45. 181-187 (1992)188