通風を促進する開口部の開発と涼風環境の評価に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350312
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 鎌田 元康 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (70011228)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 桑沢 保夫 国土交通省, 国土技術対策総合研究所・建築研究部, 主任研究員 (30251341) ; 倉渕 隆 東京理科大学, 工学部, 教授 (70178094) ; 坂本 雄三 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30114490) ; 今野 雅 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (10312977)
• Keywords: 局所相似モデル / 流量係数 / 通風 / 通風性能評価 / CFD / LES / 流管解析 / 乱流エネルギー

Research Abstract

局所相似モデルに従うと、従来一定とされていた流量係数の変化を把握することが可能となる。昨年度は本モデルを利用した開口部の通風性能評価法を開発し、各種流入開口部の通風性能データベースを作成した。本年度は、その結果を利用し局所相似モデルによる通風換気量の予測精度を検証した。またCFD(LES)により、流量係数低下メカニズムについて詳細な検討を昨年度から継続して行った。以下に本年度研究実績の概要を示す。
風洞実験にて局所相似モデルによる通風換気量予測精度の検証を行なった。まず風上/風下壁面に開口部が各一つ配置された単室の通風換気量をトレーサーガス法により直接測定した。そして風圧、室圧、全圧(局所相似モデルのみで使用)から、「従来型(流量係数一定)」、「局所相似モデル(流量係数はP_R^*の回帰式を使用)」の2つの手法で求めた通風換気量と比較した。その結果「従来型」は、流量係数変化を無視するため3割程度過大に予測してしまうが、「局所相似モデル」では正確に予測可能であることが実証された。
流量係数低下メカニズムの検討では、昨年度の開口部周辺の気流性状解析に加え、開口部通過後の「気流エネルギー変化の検討」、「圧力損失機構の解明」を目的とし、LESによる流管解析を行なった。その結果、開口部通過時の縮流におけるエネルギー変化は、これまで考えられてきた動圧、静圧間での相変化のみでなく全圧損失が生じることを確認した。また、この全圧損失は開口部付近での乱流エネルギーの生産に使用される為であることを示唆した。