数値流体力学的アプローチによる地震災害解析システムの開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09558049
• Research Institution: Ochanomizu University
• Principal Investigator: 河村 哲也 お茶の水女子大学, 大学院・人間文化研究科, 教授 (40143383)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大嶋 義隆 前田建設株式会社, 土木設計部, 課長(研究職) ; 岩津 玲磨 東京電機大学, 工学部, 助教授 ; 佐藤 浩史 お茶の水女子大学, 大学院・人間文化研究科, 教授 (10017197)
• Keywords: 地震災害 / ソフトウェア / 地震波の伝播 / 火災旋風 / 低マッハ数近似 / 渦崩壊 / 自由表面問題 / 数値シミュレーション

Research Abstract

平成10年度の研究成果を踏まえて本年度は以下のような研究を行った。まず火災旋風の研究については、計算結果の格子依存性やパラメータ依存性を調べて計算結果の検討を十分に行った。さらに、計算結果から火災旋風はスケールの大きな現象で場合によっては成層圏まで達しうるということが明らかになった。ただし、このような鉛直方向に大規模な現象では大気の成層状態が大きな影響を及ぼすと考えられる。そこで、今までの計算では考慮にいれなかった密度成層の効果を取り入れた計算法の開発を行った。そしてこの計算法を用いて計算を行った結果、通常の成層状態では火災旋風の崩壊が、成層を考慮しない場合に比べて、抑えられるということがわかった。また竜巻の高さも低くなることも明らかになった。
地震波の伝播のシミュレーションは、これまでの計算は水面を変形させて波を発生させていたため現実の状況とは必ずしも一致しない点もあった。そこで、より現実に近い状況でシミュレーションを行うため容器を変形、振動させることにより波を発生させた。その結果、波の伝播の様子は表面を変形させた場合と異なるものの、容器の形に応じて特定の場所で振幅が大きくなるという現象は、この場合についても確かめられた。次にプログラムの3次元への拡張を行い、3次元領域におけるシミュレーションも行った。典型例として容器の底が水平な平面の場合、1方向に曲線的に深さがかわるがもう1方向には深さが変わらない場合、2方向とも深さが変わる場合の3ケースを選んだ。そして、それぞれについて水面を変形させる場合と容器を変形させる場合の計算を行い比較検討を行った。さらに現在は計算結果の精度を上げるため、境界条件の工夫や、自由表面を含んだ流れの有力な計算方法であるレベルセット法の適用なども考慮にいれて研究を行っている。

Research Products

• [Publications] 古屋 久美子: "Numerical simulation of the behavior of waves in a deforming container"CFD Journal. 9-1(印刷中). (2000)
• [Publications] 織田 友恵: "Numerical Study of the Blast Waves in a Closed Space"Proceedings 8th Int. Symp. Computational Fluid Dynamics. (CD-ROM印刷中). (2000)
• [Publications] 小川 恭伸: "Numerical study of vortex breakdown in a cylindrical container with free surface"Proceedings 8th Int. Symp. Computational Fluid Dynamics. (CD-ROM印刷中). (2000)
• [Publications] 小柴 誠子: "Formation of a Fire Tornado and Its Breakdown"Theoretical and Applied Mechanics. 48. 331-338 (1999)
• [Publications] 岩津 玲磨: "密閉容器内の軸対称渦崩壊の数値シミュレーション"日本機械学会論文集B編. (印刷中). (2000)
• [Publications] 岩津 玲磨: "Toward the Numerical Simulation of Flows Induced by Room Fire"Journal of Physical Society of Japan. 69-4(印刷中).
• [Publications] 河村 哲也: "数値計算の理論と実際"科学技術出版(印刷中). 298 (2000)
• [Publications] 河村 哲也 他: "環境工学"インデックス出版(印刷中). 180 (2000)