森林キャノピー層のエネルギー減衰特性に及ぼす大規模主流乱れの影響解析

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650182
• Research Institution: University of Miyazaki
• Principal Investigator: 平野 公孝 宮崎大学, 工学部, 教授 (40094081)
• Keywords: 植生流体力学 / 森林キャノピー / 大気乱流 / エネルギー減衰 / 風洞実験 / 数値シミュレーション / 防風効果 / 環境流体力学

Research Abstract

本研究は2年計画の初年度であり,主に大型乱流風洞装置による風洞実験が行われた。
1.乱流風洞による振動流の発生:大気乱流の最も基本的な流れとして、主流速度の時間的変化が正弦波状であるような場合を研究対象とした.この様に流れ方向速度が振動する流れの中に,キャノピー模型が置かれている.このときのキャノピー模型下流域での乱れ度,レイノルズ応力などの乱流特性量が求められた.
2.特に,振動流中では熱線流速計により測定される乱れ度は,キャノピーによる狭義の乱れ,振動流の実効値としての乱れ,及び振動する主流と乱れとの干渉項の三つで構成される「振動流乱れ度」であることを定義した.これらの乱流特性量が,振動しない流れの乱流特性量と比較された.
3.その結果,以下のことが明らかにされた.
(1)キャノピーの樹冠部下流域では,振動流と一様流とで乱れ強さに大きな相違はない.即ち,この領域では,振動流の実効値と干渉項が打ち消し合っていると考えられる.このために,一様流中の乱れとほぼ同じ乱れ特性となっていると考えられる.
(2)キャノピー樹冠部の上部と下部の時間平均速度が急匂配を示す範囲では,振動流乱れ度は一様流乱れ度に較べて大きな値を取る.
(3)キャノピー上部では,キャノピー自体のよる乱れが小さくなる.その結果、干渉項も小さくなり,振動流の実効値のみが乱れの主成分となる.
(4)乱れエネルギーの生成に大きな影響を与えるレイノルズ応力は,振動流では樹冠部上辺で特に大きな値となり,乱れエネルギーが,より大きくなることが示された.

Research Products

• [Publications] 平野公孝,菊地正憲: "森林キャノピー模型の下流域における流れ方向速度分布の三次元構造"宮崎大学工学部紀要. 28. 233-240 (1999)
• [Publications] 平野公孝,平川雅啓,菊地正憲: "森林キャノピーを過ぎる流れの数値シミュレーション"日本流体力学会年会'99講演論文集. 513-514 (1999)