2019 Fiscal Year Research-status Report
構造物の燃焼解析と精緻な風況解析を連成した市街地火災解析法の構築
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17K06541
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
長谷部 寛 日本大学, 理工学部, 准教授 (60366565)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野村 卓史 日本大学, 理工学部, 特任教授 (50126281)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | アイソジオメトリック解析 / 風と火災の連成解析 / ポータブルマルチファン風洞 / 燃焼実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和元年度は，アイソジオメトリック解析法に基づく火災と風の連成解析法の構築と，火災の燃焼実験実施のためのポータブルマルチファン風洞の製作を行った。
前者は，平成３０年度に構築したアイソジオメトリック風況解析法に，火災のシミュレーションを連成させる改良を加えた。これは，従来から用いていた有限要素法に基づく風と火災のシミュレーションにおいて採用した，低マッハ数近似に基づく高温の流体を扱う手法をそのまま導入し，平成３０年度から構築している新たな解析法に組み込んだ。その結果，高温の熱流体解析が実施できるように改良した。現状はその精度検証段階で，自然対流などの基礎的な流れ場において，その精度を検証し，従来の有限要素法に基づくシミュレーション法を同等の精度が得られることを確認した。
後者は，市街地火災の燃焼実験をより精緻に実施するためのデバイスとして開発したものである。平成２９年度に実施した燃焼実験では，小型のファンを用いて風を生成していたため，風速の制御に課題を有していた。具体的には，風速の細かな制御が困難であったこと，ファンで生成される気流性状があまり良いものではなかったことである。そこで，これらの課題を解消するため，風洞自体から自作することにした。風洞ファンには複数のPCファンを用い，それらに可変抵抗器を接続することで風速を制御する方式をとった。その結果，低風速域でも0.5 m/s程度の間隔で風速制御が可能な風洞を製作することができた。さらに，PCファンを駆動するための電源として，PC電源もしくは電池を採用し，持ち運び可能な，風洞（ポータブルマルチファン風洞と名付けた）を開発した。これにより，平成２９年度に燃焼実験を実施した，風洞設備はないものの，室内で燃焼実験が実験できるような施設において，より精緻な燃焼実験を実施できるようになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
アイソジオメトリック解析法に基づく風と火災の連成解析法の構築と精緻な燃焼実験を実施するためのデバイスの開発により，市街地火災を模擬した燃焼実験の実施と，検証解析のベースとなる風と火災の連成シミュレーションは実施できる体制が整った。一方で，市街地火災の被害拡大に影響を及ぼす，放射の影響と飛び火の考慮については，まだ十分な成果が出ておらず，その観点から進捗がやや遅れていると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は最終年度にあたることから，市街地火災を模擬した燃焼実験の実施と，その検証シミュレーションを実施する。どちらも，それぞれを実施するためのツールは完成していることから，十分実施可能な状況である。ただし，シミュレーション法には，放射の影響を十分に考慮すること，飛び火の効果を組み込むことの２点が課題として残っており，これらを同時並行で進展させることで，最終的には当初の目的を達成するよう，研究を推進する。
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| Causes of Carryover |
令和元年度は燃焼実験に用いるためのポータブルマルチファン風洞の開発を進めた。そのため，実際の燃焼実験の実施には至らなかった。令和元年度に実施できなかった燃焼実験を令和２年度に持ち越して実施する。そのため，燃焼実験の材料費を次年度使用する計画とする。
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