2013 Fiscal Year Annual Research Report
竜巻状の回転流中における飛散物の運動に関する数値解析
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23560671
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
丸山 敬 京都大学, 防災研究所, 教授 (00190570)
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| Keywords | 竜巻 / 数値解析 / 飛散物 / ＬＥＳ |
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| Research Abstract |
竜巻により飛散する可能性のある物体に関して，大きさや形状，放出条件等が飛散性状に及ぼす影響を検討し，計算に必要となる空力パラメータ等，各種計算条件を明らかにした．まず，飛散物の空力特性に関して，日本において住宅からの飛散物の代表例として和瓦を取り上げ，風洞実験等によりその空力特性を定量的に明らかにした．その決結果を用いて，球や正方形平板などの単純な形状をもつ飛散物と，瓦のように単純な形状を持たない飛散物とで，飛散性状にどのような違いがあるかを，一様流および勾配乱流中で飛散計算を行って明らかにした．それによると，瓦は正方形平板に比べその空力特性に非対称性が目立つ，また，その非対称性および風向角に対する空力特性の細かな変化は，飛散物の飛翔性状に対して気流の乱れが大きくなることと同様な影響を与え，飛翔距離の最小最大の差を大きくすることがわかった，つぎに，竜巻中の飛散物の飛散性状に関して，竜巻の気流性状，すなわち，最大風速半径や移動速度による違い，さらには，飛散物の空力パラメータや飛散開始条件の違いがどのような影響を与えるかについて，実際の竜巻の強さや被害程度と比較しながら整理した．2012年5月6日に北関東地方一帯でほぼ同時に発生した3つの竜巻のうち，つくば市北条地区で大きな被害をもたらした竜巻については被害調査結果から気流性状を推定し，対応する飛散物のシミュレーションを行って，被害発生当時の飛散物の速度を調べ，建物被害との比較を行った．さらに，これまでに作成した種々の性質をもった回転流中に，飛散物を種々の条件で放出し，竜巻の大きさや強さ，渦内の気流性状などに対する飛散物の飛散範囲，飛散速度などの運動性状に対する感度解析を行った．これにより，竜巻内の飛散物の運動を定量的に評価することができ，建物に被害を及ぼすような飛散物の性状を明らかにした．
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