2015 Fiscal Year Annual Research Report
移動竜巻の流れ場の時空間構造解明と画像による竜巻特性値同定手法の確立
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15H04034
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
野田 稔 徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 准教授 (30283972)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長尾 文明 徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 教授 (40172506)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 竜巻状流れ / 移動効果 / LES / 風災害 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は，深刻な被害をもたらす竜巻への対策が急がれていることを鑑みて，１．移動床付マルチファン・マルチベーン式竜巻シミュレータの構築，２．数値流体解析による同シミュレータの再現計算の実施，３．実験及び数値流体解析による移動速度が竜巻状旋回上昇流の特性に及ぼす影響の解明，を主なテーマとして取り組み，実験装置の構築と移動中の竜巻状旋回上昇流の数値流体解析を実施した。本年度に得られた成果を以下に示す。
移動床付マルチファン・マルチベーン式竜巻シミュレータはハードウェアとしては完成した。ただし，構築に予定以上の時間を要し，生成される流れ場の特性と竜巻シミュレータが与える境界条件の関係を明らかにすることができなかったため，竜巻状流れの制御則が構築できておらず，当該竜巻シミュレータ内の流れ場の計測方法の確立を急ぎ，制御則の構築，制御ソフトウェアの構築を急ぐ必要がある。
一方で，徳島大学に設置された移動式竜巻シミュレータを用いて，3D-PIV計測と圧力計測によって移動竜巻状流れの時空間構造を明らかにした。
また，数値流体解析によって移動式竜巻シミュレータの流れ場を再現し，実験で計測された移動竜巻状流れと同様の流れ場が再現できることを確認した。
以上の実験及び数値流体解析によって，竜巻状流れ場に対する移動の影響について，概ね把握することができた。
平行して，実大スケールの水平シアによる竜巻状流れ場の生成も行い，漏斗雲の生成や竜巻状流れ場内の飛散物の運動解析の予備検討によって，竜巻状流れ場を漏斗雲や飛散物で可視化することが有益な結果につながる可能性のあることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
移動床付マルチファン・マルチベーン式竜巻シミュレータの構築については，一番の懸案事項であった移動床の実現に成功し，ステッピングモーターによるベーン角度の制御機構，PWM制御DCモーターによる流入量の制御機構に加え，収束層高さの可変装置，上昇流孔径の可変装置など，計画以上の機能を組み込み，検討可能な項目を大幅に増やした。一方で，各機構の構築に予定以上の時間を要し，流れ場の計測を行う時間がなかったため，構築した竜巻シミュレータの性能の検証および制御則確立のためのさらなる検討が必要である。一方で，徳島大学に導入された移動式竜巻シミュレータを用いて，3D-PIV計測および圧力計測を実施し，移動竜巻状流れ場の時空間構造の計測は行ったため，手段の入れ違いはあったものの，移動竜巻状流れの特性に対する移動効果の影響についてはある程度明らかにすることができたため，計画としては大きな遅れとはなっていない。
数値流体解析による竜巻状流れ場の検討についても，解析モデルは移動式竜巻シミュレータになったものの，移動中の竜巻状流れ場の再現に成功し，竜巻状流れ場に対する移動効果は実験で得られたものと同様であることが確認でき，順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
移動床付竜巻シミュレータの構築において，計画以上の機能の高度化に取り組んだことから，ハードウェアとしては完成したものの，流れ場の計測およびシミュレータの制御則の確立ができておらず，平成28年度に進める必要がある。
平行して，竜巻状流れ場内の飛散物の運動解析によるデブリクラウド生成手法の確立，および竜巻状流れ場における漏斗雲の生成手法の確立に取り組み，本研究課題のメインテーマである画像による竜巻特性値同定手法確立に向けた基本解析手法の構築を行う。
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