2020 Fiscal Year Research-status Report
Undisturbed Flowを基盤とする流体力の巨視的評価の高精度化
| Project/Area Number |
20K04703
|
|---|
| Research Institution | Shizuoka University |
|---|
Principal Investigator |
横嶋 哲 静岡大学, 工学部, 准教授 (80432194)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | キャノピー流れ / 抗力モデル / undisturbed flow / 計算流体力学 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
R2年度はundisturbed flowの基本特性の理解に注力した。具体的には円柱群（樹木群模型）を過ぎる直線開水路流れ（室内水理実験結果も存在）を水平2次元モデルで近似し、個々の円柱周り流れと各円柱に働く流体力を埋め込み境界法によって直接的に評価した。代表的な円柱に対するundisturbed flowを直接的に評価し、その基本特性を検討した。
代表流速にundisturbed flowを用いた場合、円柱群中の個々の円柱に対する抗力係数（Cd）-レイノルズ数（Re）関係が、孤立円柱のCd-Re関係とどの程度一致するのかを検討した。両者には明確な差異が認められ、すなわち孤立円柱のCd-Re関係は円柱群中の個々の円柱には当てはまらないことが確認できた。他方で円柱群中の多くの円柱のCdは、代表流速にundisturbed flowを用いた場合、2前後の値をとることもわかった。
我々の過去の研究では、代表流速に断面平均流速（どの円柱の影響も受けない流速）を用いて得られたCd（グローバルCdと呼称）を巨視的抗力モデルに適用した場合に円柱群抵抗が過小評価されること、および、代表流速に接近流速（disturbed flowから得られる、undisturbed flowの推定値の一種）を用いて得られたCd（ローカルCdと呼称）を抗力モデルに与えた場合、円柱群抵抗が過大評価される傾向にあることが示された。注目する円柱以外の円柱の影響を受けるundisturbed flowを代表流速とした場合、そこから得られる抗力係数は一般にグローバルCdとローカルCdの間の値をとることが本研究で示された。よってundisturbed flowに基づくCdを抗力モデルに適用した場合、上述の過小/過大評価が解消され，より正確なキャノピー流れ解析が実現する可能性が期待できる。この点をR3年度に検討したい。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
Undisturbed flowの基本特性をいくらか明らかにできた。たとえundisturbed flowを用いた場合にも、円柱群中の個々の円柱のCd-Re関係は、単一円柱の場合とは一致しないという知見は、キャノピー流れに対する巨視的抗力モデルユーザにとって重要な問題提起となっている。また、undisturbed flowを考慮することで、これまでの抗力過小評価/過大評価が解消される可能性が見いだされたこと、我々が提案する「接近流速」がdisturbedな流れ場からのundisturbed flowの推定方法としてある程度の合理性を示したことは、本研究の具体的な成果とみなせる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
Undisturbed flowを代表流速として得られたCdを利用して、実際にキャノピーモデル解析（巨視的抗力モデルを使用）を行い、グローバルCdやローカルCdを用いた場合と比較して、より正確な流動予測が実現できることを確認する。
|
