2020 Fiscal Year Annual Research Report
雪粒子の個別運動モデルと数値流体解析の連成による飛雪・積雪環境高精度予測法の開発
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18H01592
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
大風 翼 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 准教授 (40709739)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大宮 哲 国立研究開発法人土木研究所, 土木研究所(寒地土木研究所), 研究員 (60718451)
新屋 啓文 新潟大学, 研究推進機構, 助教 (80794982)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 吹雪 / 境界層 / ラージ・エディ・シミュレーション / 野外観測 / 数値流体解析 / 質量フラックス / 降雪 / 地吹雪 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
北海道道東の雪原において、3次元超音波風速計とスノーパーティクルカウンター4台ずつを用い、風速及び雪粒子の質量フラックスの鉛直分布を計測した。平均風速の鉛直分布が概ね対数速度分布にしたがっていることを確認した後、降雪の平均質量フラックスの鉛直分布への影響について分析を行った。その結果、降雪時は、質量フラックスの鉛直分布が一定に近づくことを明らかにし、数値モデルの検証用データとするため、その統計的性状について、気象条件毎に取りまとめた。続いて、降雪の影響が少ない地吹雪の条件下で、質量フラックスの乱流による変動性状について、時系列データの分析を行った。稀に発生する雪面近傍の雪の大きな飛散には、低速流体塊が降下する現象が関わっている可能性が示された。また、質量フラックスの確率分布の分析を行い、稀に発生する低頻度の高密な吹雪の質量フラックスの各パーセンタイルは、平均質量フラックスの定数倍で表現できる可能性があることを示した。
続いて、前年度までに開発した飛雪の数値モデルを用いて、これまで実施した風洞実験や野外観測を対象に解析を行った。雪面上の風速や雪面の雪の飛散する条件を変更したパラメトリックスタディを実施し、雪粒子の飛散に伴う空気との運動量交換により、雪面近傍の風速低減が再現されることを確認し、解析で得た風速及び質量フラックスの鉛直分布の平均値が概ね実験や観測を再現できることを確認した。また、雪の質量フラックスの時系列データについて分析を行い、その確率分布が概ね野外観測を再現していることを確認し、雪面近傍の流れの乱流による非定常的な変動と飛雪粒子の空間分布との関係について、考察を行った。
以上の研究成果を取りまとめ、審査付論文への投稿を行った。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(17 results)
