2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of a prediction method for unsteady ventilation rate within urban buildings
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21K14305
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
廣瀬 智陽子 九州大学, 総合理工学研究院, 学術研究員 (10897656)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 通風換気現象 / 非定常換気量 / 数値流体解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，非定常性を加味した換気量予測評価手法の構築を念頭に（A）建物壁面風圧の時空間分布性状と従来換気量推定手法の推定精度の把握，（B）大気条件変動が与える建物換気への影響評価と非定常性の把握を具体目標に掲げている．令和3年度では，目標（A）に対して，都市気流場に関する信頼性の高いデータ蓄積が豊富な立方体粗度模型を用いた風洞実験系を対象とした数値流体計算の実施とデータ解析，目標（B）に対して，実大気条件下での風速・建物風圧を取得する屋外実験実施に向けた準備を研究計画に挙げていた．
まず（A）に対して，都市域を想定した建物遮蔽条件での建物内外気流場に関する非定常計算（Large-eddy Simulation; LES）結果の解析を行った．建物配置や開口位置に関する異なる幾何条件下において，室内気流分布性状や開口流入風速の確率性状の差異を丹念に分析し，気流の非定常性が建物換気量の変動に及ぼす影響の定量評価を行った．その結果，従来より援用されてきた定常換気の仮定の適用可否について，建物幾何条件に応じた知見の整備を行うことができた．当該内容は国内外の学術論文誌において報告している．
また（B）に関しては，上述の屋外実験に必要な観測機器や備品の整備を進めている．また別途，都市域での実建物周辺における多点同時気象観測を共同して行う機会を得た．体外的な成果として報告できてはいないが，実大気条件下に特有の風向風速変動や気象スケールでの気流変動に関する分析を進めており，建物換気の非定常性の因子の特定に資するデータ解析を行っている．
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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
令和３年度は，建物配列や開口位置の異なる群内建物条件でのLESによる非定常計算の解析結果の総括に注力した．気流場に関する計算結果の妥当性を風洞実験結果との比較により検証した後，建物内外気流の非定常性や空間偏在性を分析し，都市幾何形状条件や開口条件に対する気流場の特性変化に関する知見の整備に取り組んだ．加えて，LESによる時空間高解像なデータを用いることで，各条件下において気流場の非定常性を加味するか否かによる換気量の差異についても定量的な評価を行った．当該内容は，建築環境工学系の国内外のジャーナルにて発表しており，体外的にも一定の評価を得ることができたものと考えている．
また，令和４年度以降に実施予定の屋外実験の準備として，使用予定の観測機器を用いた予備実験を行っているところであり，観測機器の精度検証や膨大な取得データの分析に必要な体系的な解析手法の整備等を着実に行っている．
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| Strategy for Future Research Activity |
令和４年度以降では，気流場と並行して壁面風圧力の分布性状や確率性状をLESによる時空間高解像なデータを用いて詳細に解析し，これまで包括的なデータ整備が行われてこなかった都市幾何形状条件や開口条件に対する気流場・圧力場のデータセットの構築に注力する．また，風速や壁面風圧を多点同時に取得する屋外実験を併せて実施し，数値流体計算と屋外実験の両データの差異を検証することにより，換気現象における大気条件由来の非定常性を定量把握することを試みる．
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| Causes of Carryover |
令和４年度以降に実施予定の屋外実験の物品購入等に使用する予定である．令和3年度では，別途，実街区での多点同時気象観測を共同して実施する機会を得たため，当該観測の実施を優先することとし，当該物品購入等は次年度以降，実験前までに完了することで差し支えないと判断した．
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Research Products
(3 results)
