環境要素計測値と流体方程式を融合した室内空気環境推定システムの開発に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650597
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 加賀 昭和 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90029265)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 義雄 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (60203262) ; 近藤 明 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20215445) ; 山口 克人 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90029166)
• Keywords: 観測 / 数値実験 / 融合 / 費用関数 / 室内環境 / 可視化 / 基礎方程式 / 流れ場

Research Abstract

本研究の目的は,室空間での計測によって得られる気流の三次元速度,温度,汚染物質濃度の三つの環境要素データに,流体力学の基礎方程式を融合することによって,室空間全体にわたってそれらの分布を合理的に推定することができるシステムを開発することである。
また,本研究では,計測によって得られたデータを生かしつつ,欠測点でのデータも数値流体力学の手法によって推定することで,空間全体にわたって流体方程式を近似的に満足する合理的な環境要素分布を推定するための手法を開発し,その有効性を実証するところまでを研究目的とした。
以下に研究結果の概要を示す。
(1)プログレシブスキャンカメラを用いたフィールド別画像を解析することにより、1台のカメラで三次元速度成分を得ることができた。
(2)60cm×60cm×200cmの風洞内に長手方向に主流をもつ一様流を発生さた,定常三次元成分速度分布の測定精度の確認を,時間ステップごとに得られた速度成分と100の時間ステップ速度成分を各格子点で棄却付き平均化処理を行なった速度成分について行なった。その結果,平均化処理を行なうことによる精度向上がみられた。また前者の測定精度は比較的低いため,非定常流れへの適用は今のところ困難であると思われた。
(3)測定領域を分割し,複数の撮影領域における解析結果から元の測定領域の速度分布を求める手法は確立したので,大空間の気流分布測定も可能となった。
(4)3次元空間座標,時間を独立変数とし,3次元速度成分,圧力,温度,濃度を従属変数とした統合型費用関数法を考案した。その結果,実測および数値計算の欠点を相互的に補い,より合理的な環境要素分布を推定できることが分かった。
(5)室内気流場において,実測結果と数値計算結果に統合型費用関数法を適用することで,合理的な流れ場を再現することができた。

Research Products

• [Publications] 塩田卓, 加賀昭和ほか: "費用関数法を用いる観測値と基礎方程式からの流れ場推定"可視化情報. Vol.20 Suppl.No.1. 211-214 (2000)
• [Publications] 安部知之, 塩田卓ほか: "煙可視化速度計測法と費用関数法を適用した空調室の気流分布推定"可視化情報. Vol.20 Supl.No.1. 215-218 (2000)
• [Publications] T.Shiota, K.Yamaguchi, et al.: "Combined Technique of PIV and CFD Using Cost Function and Comparison with FDDA"CD RON Proc. of the Millennium 9^<th> International Symposium on Flow Visualization, Edinburgh. 205. 1-9 (2000)
• [Publications] 塩田卓, 加賀昭和ほか: "観測値と流体方程式を融合した室内空気環境の把握"空気調和・衛生工学会論文集. No.79. 29-36 (2000)
• [Publications] Kaga, A., Shiota, T., et al.: "Estimation of Indoor Air Environment Using Measured Values of Airflow Velocity, Temperature, and Mass Concentration Mutually through Governing Equation"CD RON Proceedings of 3rd International Symposium on Flow Visualization and image Processing, Maui. F3016 (2001)
• [Publications] K.Yamaguchi, A.Kaga, et al.: "Application of Combined Technique of PIV and CFD to Measurement of Unsteady Flow Field"Proceedings of the first AEARU Environmental Workshop, Hong Kong. 61-73 (2001)