2017 Fiscal Year Annual Research Report
雪処理事故を低減する克雪建築の設計支援のための建物周辺の不均一積雪分布モデリング
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16H04467
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| Research Institution | Niigata Institute of Technology |
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Principal Investigator |
富永 禎秀 新潟工科大学, 工学部, 教授 (00278079)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
五十嵐 賢次 新潟工科大学, 工学部, 助教 (20715180)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 積雪分布 / モデリング / CFD / 克雪建築 / 設計支援 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、風による偏分布のＣＦＤモデリング手法の検討として、国内外の研究動向を詳細に分析し、屋根雪モデリングに適用可能なモデリング方法を整備する作業を継続して行った。さらにＣＦＤモデリング手法の評価のための風洞実験を、防災科学技術研究所・雪氷防災研究センター新庄雪氷環境実験所の低温風洞実験室を利用して実施した。昨年度は、純粋に積雪面の雪粒子の再配分過程を追跡する測定を行ったが、雪粒子が動きにくいという課題があったため、今年度は降雪を伴う再配分の過程を検討する実験を実施した。その結果、昨年度に比べて、雪粒子の再配分が多く発生する結果となり、貴重なデータが得られた。この結果は、今後モデリングの精度を検証するために活用される。また風洞実験を再現したＣＦＤ解析も行い、積雪深の変化と摩擦速度の関係に着目して、検討を進める予定である。また従来の解析方法では、定常解析を行っており、雪面変化が流れ場に及ぼす影響については、考慮していなかった。しかしながら、実際の屋根雪分布においては、非定常な積雪分布形状の違いが最終的な積雪分布形状に及ぼす影響は小さくないと考えられるため、この点を考慮できる解析手法の検討を行った。
またモデル検証用データ収集を目的として、屋根モデルを対象とした建物周りの積雪深及び屋根雪密度等の分布のフィールド実測調査を行った。昨冬は降雪量が少なく、比較できるデータが少なかったことから、長岡市の防災科学技術研究所・雪氷防災研究センターの路上において実測調査を実施した。今冬は降雪量が多く、実際の降雪を対象とした貴重な観測結果が得られた。今後結果を分析し、モデルの改良や精度検証に役立てていきたい。
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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
概ね予定通りの進捗状況であると考えている。まず風による偏分布のＣＦＤモデリング手法の検討については、従来の解析では考慮していなかった雪面変化が流れ場に及ぼす影響を、形状データへの出力と再メッシュ作成のプロセスを経ることによって、考慮できる解析手法の開発したことは大きな成果である。
またモデル評価のため、防災科学技術研究所・雪氷防災研究センター新庄雪氷環境実験所の低温風洞実験室を利用した実験を２年継続して行い、貴重なデータを得ることができた。今後は、この結果を用いて、モデル化の方法やモデルに現れる各種のパラメータを最適化する際に活用できるものと期待される。
さらにモデル検証用データ収集のためのフィールド実測調査を継続して行い、基本的なデータを採取することができた。特に今冬は、大雪の長岡市において実施し、貴重な観測データを得ることができた。この点は、来冬の実測調査を積み重ねることでデータの充実を図っていきたい。
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的には、当初計画の方法で研究を推進する予定である。これまでの積雪分布モデリングの研究成果の、より複雑な建物形状への適用性を確認し、必要な修正を加える。また初年度の成果を基に、複雑な建物形状に適用できる形で、パラメトリックスタディによる感度解析を行い、モデリング精度を高める。
またモデリング精度を検討するためには、観測結果との比較・検証が不可欠である。その姿勢を堅守して、信頼性の高い実験か屋外観測を実施することによって、基礎的なデータを蓄積していきたい。
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