自然エネルギーの高度利用を目指した高精度型通風量予測モデルと通風設計法の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555163
• Research Institution: Tokyo Polytechnic University
• Principal Investigator: 大場 正昭 東京工芸大学, 工学部, 教授 (90130947)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊藤 一秀 東京工芸大学, 工学部, 講師 (20329220) ; 倉渕 隆 東京理科大学, 工学部, 教授 (70178094) ; 小林 信行 東京工芸大学, 工学部, 教授 (70097301) ; 菊地 世欧啓 川本工業(株)R&D本部開発課, 研究員
• Keywords: 局所相似モデル / 流量係数 / 全圧 / LES / 風洞実験 / 街区模型 / 単独模型 / 流入角

Research Abstract

通風の局所相似性に基づき、横風が強い風向角に対応できる通風の局所相似モデルを昨年度に提案した。本年度は、LES数値解析と風洞模型実験により局所相似モデルの有効性について検討した。
LES数値解析により、直方体型通風モデルの風上側開口部において、壁面中央、上流側及び下流側の3ヶ所について、開口部全圧、流量係数、流入角について検討した。その結果、開口部位置に依らず、アプローチフローの全圧が開口部位置到達まで一定値を保持し、流量係数と流入角が無次元室内圧を唯一の一意的に決定されることがわかった。このことより、単独模型の流入面開口部において、局所相似モデルの有効性が確認できた、また、ある通風量以上の条件では、開口部到達全圧は一定値に漸近することが判った。
風洞模型実験では、模型スケールが流入開口部の流量係数特性に及ぼす影響を検討した。模型スケールの影響は少なく、全圧測定法の精度が充分に高いことが確認された。次に、単独模型の風上面開口位置を5ヶ所に変化した場合について、局所相似モデルの有効性を検討した。従来の流量係数を一定とするオリフィス流れ式に基づくモデルに比べて、局所相似モデルは開口部位置と風向角が変化する場合でも通風量の予測精度が向上した。街区模型では、単独模型に比べて通風量が低下することが判った。しかし、局所相似モデルの有効性については、アプローチフローの全圧が流入開口部まで保持されないケースが生じたので、さらに検討を要する結果であった。
単独模型に関する一連の研究成果は,第一回自然換気に関する国際ワークショップ(2003年)において発表され、海外の研究者を交えた討論会において、モデルの斬新性と研究手法の独創性について高い評価を得た。これらをまとめた通風論文が,The International Journal of Ventilationの学術雑誌に掲載され、ワークショップを主催した大場が巻頭言を執筆した。

Research Products

• [Publications] T.Kurabuchi, M.Ohba, T.Endo, Y.Akamine, F.Nakayama: "Local dynamic similarity model of cross-ventilation, Part 1. Theoretical framework"J.Ventilation. 2,4. 371-382 (2004)
• [Publications] M.Ohba: "The First International Workshop on Natural Ventilation"J.Ventilation. 2,4. 291-293 (2004)
• [Publications] T.Kurabuchi, M.Ohba: "Local dynamic similarity model of cross-ventilation, Part 1. Theoretical framework"第1回 自然換気に関する国際ワークショップ論文集. 6-1-6-24 (2003)
• [Publications] 遠藤, 倉渕, 大場, 遠藤, 赤嶺, 中山, 鎌田: "開口部の通風性能評価に関する研究 その7 LESによる流入開口部における局所相似モデルの検証"日本建築学会大会学術講演梗概集. D-2. 713-714 (2002)