2017 Fiscal Year Annual Research Report
Prediction and evaluation of high-risk low-probability phenomena in an urban canopy space
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17H04946
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
池谷 直樹 九州大学, 総合理工学研究院, 助教 (70628213)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 都市キャノピー / 濾紙蒸発法 / 近赤外分光法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H29年度は，研究計画に示していた(1-1) PIV計測とダイナミックフラックスシステムにの構築，(2-2) 準実大スケール模型実験の二点のサブテーマにおいて一定の成果を得た．当初(2-2)のサブテーマは，H30年度以降に実施する予定であったが，屋外観測サイトの使用状況から，H29年度に実施することが妥当であると判断し，前倒しでH29年度に実施した．
蒸発量計測システムの構築においては，較正実験実施のため風洞装置の構築と整備，同システムに使用する赤外放射カメラの選定，対象面含水率と反射強度の関係式を示す較正曲線の同定実験，などを行った．理想的な気流吹走条件での較正実験を行うため，小型風洞を整備した．また，種々の分光器，近赤外放射カメラ，フォトマルチプライヤーなどの受光機器によるデモンストレーション実験を行い，計測に最適な近赤外放射カメラを選定した．風洞装置内において較正実験を行い，現状では再現性や精度が十分ではないものの，較正曲線を得ることができた．
準実大スケール模型実験においては，屋外観測のための実験系の構築と機器の設置などを完了し，風向風速が安定するH29年11月ごろからH30年2月にかけて実験を実施した．屋外サイトでの速度頻度分布や風向などの基本的な気流場の状態を随時確認し，安定的な気流下での観測が可能であることを確認した．以上の条件において，観測を行い，歩行者空間を対象としたキャニオン内気流場のデータ取得を完了した．
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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
H29年度は，蒸発量計測システムの構築と，準実大スケール模型実験において一定の進捗を得た．蒸発量計測システムは，近赤外分光法と濾紙蒸発法を組み合わせることで非接触において対象物となる濡れ面からの含水量を推定するシステムである．対称面に赤外光（波長900～1700nm）を照射し，反射光を近赤外カメラにより受光することで，その減衰率から対象面の含水率の時系列変化を推定する．反射光と対象面含水率を関係付けるために，対象物の重量変化と反射光強度を同時計測する較正実験を行う必要がある．H29年度は，較正実験のための平板境界層を模擬できる風洞装置を構築した．従来型の濾紙蒸発法により平板の蒸発量を推定し，従来型の推定式がよく再現できることを確認した．加えて，選定した近赤外放射カメラにより対象物からの反射強度と含水率の較正曲線推定を行うことができた．
また，H30年度以降に実施予定であった準実大スケール模型実験を前倒しで行った．準実大模型実験は，日本工業大学敷地内における1/5スケール模型実験サイトを使用した．当該サイトは，一辺1.5mの準実大ブロックが屋外に密度25%で設置された都市建物群の乱流現象を再現すための屋外気象観測サイトである．当該サイト内の対象建物に対して，建物壁面圧力およびキャニオン内風速を計測するため，圧力計および超音波風速計を設置し，H29年11月ごろからH30年2月にかけて，屋外観測を実施し，屋外風速のデータベース取得を完了することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
蒸発量計測システムの構築において，較正曲線同定実験を行ったものの，再現性の高い実験結果は得られなかった．そこで，より高精度な較正曲線の取得を目的として，外的要因の少ない安定した風洞実験環境を構築する．加えて，近赤外放射カメラによる撮影において，特定波長のみを透過する干渉フィルタを用いることで，選択的に反射光を受光し，高精度な実験を行う予定である．また，H29年度に購入した放射カメラは走査式のラインカメラであるため，新規に面計測が可能な放射カメラを購入することで，蒸発量の面計測を試みる予定である．蒸発量推定実験を確立した後，粒子画像可視化計測法により周辺気流場を計測する．粒子画像可視化計測法は，すでに確立された速度場計測手法であるが，近赤外光と同時計測した例はなく，互いにどの程度干渉を及ぼすか明確にする．両者を同時に使用することによって，ダイナミックフラックスシステムの構築を目指す．
準実大屋外実験においては，H29年度においてデータ取得を完了した．H30年度は，瞬時速度場の解析により，都市キャノピー空間における瞬時風速の確率密度およびパワースペクトル密度を元に，気流場の確立性状について分析を行う．また，解析結果に応じて準実大スケール実験を再度行い，追加データの取得を試みる．
加えて，H30年度は数値流体解析における都市内速度場のデータ解析を新規に行うための準備研究として，屋外準実大スケール模型実験を再現する実験系を構築する．都市内部歩行者空間における速度取得し，次年度以降の歩行者空間低頻度高リスク現象の整理のための速度場データベースを構築する．
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