複雑な地形・地物上の風況予測に関する数値解析システムの開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10555336
• Research Institution: KYUSHU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 大屋 裕二 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (00150524)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 内田 孝紀 九州大学, 応用力学研究所, 助手 (90325481) ; 烏谷 隆 九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (30150527) ; 大場 良二 三菱重工業(株), 長崎研究所・流体研究室, 主査
• Keywords: 風環境 / CFD / 複雑地形 / 格子形成 / 局所地形 / 大気境界層 / 大気乱流 / 流入条件

Research Abstract

本研究は広範囲の時間空間スケールに及ぶ大気運動のうち,特に空間スケールが数メートルから数キロメートル程度の局地的な風況解析に的を絞り,汎用性の高いアプリケーションシステムを構築することを目的とする.この目的に対して,今年度の研究目的を次のように設定した.(1)高レイノルズ数の流れ解析を行うために乱流モデルのLES計算を進める.(2)各種の格子系に適した変数配置と差分近似を検討して,高精度な数値予測のための数値計算法を確立する.(3)流入条件としての乱流場を検討する.これらの課題に対して以下のことが達成できた.
(1)LES計算ではSGSモデルとしてスマゴリンスキーモデルを採用し,計算データの豊富な壁面せん断乱流場の計算を行い,計算コードの精度を検証した.次に実地形への適用を行い,局所的な地形の起伏による風況場の変化,つまり,風の増速や減速を再現できることを示した.(2)デカルト座標系ではスタガード格子,一般曲線座標系ではコロケート格子を採用することで非常に効率良く数値解が得られることを見出した.特に両者の計算時間はほぼ同じで,かつ得られる風系場もほぼ類似な傾向を示すことを明らかにした.(3)実際の大気乱流場を再現するために,計算領域の上流にドライバ部を設置し,そこで非定常な流体計算を行う方法を検討した.この方法の有効性を示したものの,所定の乱流場を生成するにはさらにパラメータを適切に設定する必要があるなど,今後の課題も残った.

Research Products

• [Publications] 内田孝紀,大屋裕二: "丘陵地形を過ぎる安定成層流の2次元数値シミュレーション-格子分解能と数値計算法の影響について-"応用力学論文集. 3. 729-736 (2000)
• [Publications] 内田孝紀,大屋裕二: "風工学における数値シミュレーションのための流入変動風の生成法に関する研究 その1.一定圧力勾配により駆動される十分に発達した境界層流のLES"九州大学応用力学研究所所報. 119. 75-81 (2000)
• [Publications] 内田孝紀,大屋裕二: "局地的風況予測に対するLESの適用"第16回風工学シンポジウム論文集. 59-64 (2000)
• [Publications] 内田孝紀,大屋裕二: "ラージ・エディ・シミュレーションによる局地的風況予測モデルの評価"九州大学応用力学研究所所報. 120. 29-34 (2000)