2014 Fiscal Year Annual Research Report
遠隔観測・LESに基づく耐風設計用鉛直風速分布の再評価と乱れの不確定性の定量化
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25289182
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
田村 哲郎 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (90251660)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
片岡 浩人 株式会社大林組技術研究所, 環境技術研究部, 上席研究員 (40393590)
吉川 優 大成建設株式会社技術センター, 技術企画部 企画室, 課長 (60393667)
又吉 直樹 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 航空プログラムグループ, 主任研究員 (90358680)
野津 剛 清水建設株式会社技術研究所, 総合解析技術センター, 主任研究員 (10601023)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | LES / 遠隔観測 / 耐風設計 / 風速分布 / 乱れの強さ / キャノピー / 都市 / 植生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成26年は、25年度に整備された、各種データならびに解析手法を活用することで、各種研究方法で示された成果の確度・精度を検証し、得られたデータを整理することで強風特性に関するより詳細な普遍性をまとめ、その物理的意味合いを明らかにした。そうして得られた知見は、以後耐風設計の要請される設計風速の鉛直分布および乱れの強さに関する実務的情報のより確度の高いものとする。26年度の研究実績を以下に示す。 １）風観測結果・風洞実験結果・LES結果の相互比較による精度検証 25年度に得られたPIVデータ、さらに実市街地を対象とする実験のPIVデータに基づき、LES結果および多点風観測結果と比較し、得られた都市域強風データの精度を確認した。 ２）都市キャノピー層内外での乱流構造の普遍化とその理解 LES結果の都市キャノピー直上部から内部までの乱流構造に対し、空間平均操作に基づき鉛直構造を示し広域及び高層街区を対象としながら、その特性を評価した。 ３）強風時の上空乱れ構造への気象的要因と地表形態要因の考察 WRFあるいは遠隔観測によって得られた都市境界層の上空の乱れ構造を分析した。また、突風事象については境界層特性とは別途その特殊性を吟味した。 ４）都市域の乱流構造に与える熱効果 都市域の乱流構造は地表被覆からの熱的な影響を鋭敏に受けることを踏まえながら、都市キャノピー内及び上空の風に与える熱効果を明らかにした。 ５）広域都市のモデル化とLESによる高解像度計算 都市域の流入条件をより実際に近いものに設定するためにGISデータを用いて広域都市のモデル化を行い、LESによる高解像度計算を実施した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
以上の研究実績は、以下のことが実行できたことから、さらには課題も解決される見通しが立ち、今後1年のうちに実務的に役立つ資料の提示もほぼ可能であるものと判断される。したがって達成度は、(1)と位置付けた。 １）風観測結果・風洞実験結果・LES結果の相互比較による精度検証から、確度の高い得都市域強風データが得られ、都市キャノピー層内外での乱流構造の普遍化とその理解が可能となった。今後は、LES結果の都市キャノピー直上部から内部までの乱流構造に対し、空間平均操作を行うことで、鉛直構造を示し広域及び高層街区を対象としながら、その特性を抽出し、物理的な意味の理解が進められることになった。 ２）WRFあるいは遠隔観測によって得られた上空の乱れ構造を分析した。さらにそれらを形成する熱的要因、気象学事象による特性を分離し、地表形態による摩擦効果の力学的特性が直接的に解明されることになる。また、突風事象については特殊な鉛直構造の分析が可能となっている。 ３）都市キャノピー内及び上空の風に与える熱効果が明らかになり、また、広域都市のLESによる高解像度計算結果が得られたことから、今後、都市域の流入条件をより実際に近いものに設定することが可能となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度までに得られた観測およびLES解析に基づく上空ならびにキャノピー層の知見に基づき、今後は、現行の指針での実務的観点からの風速分布について、平均値だけでなく、ばらつきとともに明らかにし、設計用風速分布の提案を行う。また、地表被覆形態と広域乱流構造との関係を解明するために、抽出された地表被覆形態の力学的効果に基づく水平方向の乱流特性に関して、その広域性を解明し、地表形態の一様性と乱流構造が維持される範囲の関係を考察する。さらにキャノピー層内部の乱流構造の普遍性を理論的に確認するため、上空と地表近傍キャノピー間の乱れのエネルギーの相互輸送挙動を解明し、またキャノピーモデル導出に向けての基礎資料をまとめる。今後実施すべき具体的な項目を以下にまとめる。
広範囲の高度での設計用風速分布の提案をめざし、観測およびLES解析から得られた上空ならびにキャノピー層の知見に基づき、現行のZb以下とZG以上の領域まで含めて、ばらつきも含めた耐風設計用の風速分布を検討する。
地表被覆形態と広域乱流構造との関係の解明するため、抽出された地表被覆形態の力学的効果による水平方向の乱流特性に関して、実在都市の広域性に基づき、地表形態の一様性と乱流構造が維持される範囲の関係を検証する。
上空と地表近傍キャノピー間の乱れのエネルギーの相互輸送挙動の解明をめざし、キャノピー層内部の乱流構造の普遍性を理論的に確認するため、上空との乱流エネルギー収支を検討する。
都市域乱流場の解析における接近流のデータマイニングを実現するために都市域乱流場を解析する際に必要な接近流に関して高周波成分を再現する手法を開発することをめざす。
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