2013 Fiscal Year Annual Research Report
複雑都市キャノピーによる乱流が運動量スカラー輸送に及ぼす物理機構の解明とモデル化
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25289196
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
谷本 潤 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (60227238)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
萩島 理 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (60294980)
池谷 直樹 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 助教 (70628213)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 風洞実験 / Large Eddy Simulation / 運動量輸送 / スカラー輸送 / 都市キャノピー |
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| Research Abstract |
実在都市の複雑性を考慮した幾何パラメータと運動量･スカラー輸送効率との普遍関係に関する検討；2つの境界葬型風洞実験装置を用いて，様々な都市幾何形状と想定して，建物配列，個々の建物のアスペクト比，フェッチ長さ等の異なる条件下でバルク運動量輸送係数Cd及びスカラー輸送係数Ceと風速，スカラー（水分）濃度（湿度）詳細プロファイルデータを測定してきた結果をデータベース化した．これら広範な実験データを踏み，さらに運動量，エネルギーの収支構造を理論的に考察することで，都市粗度群空気力学パラメータの同定方法，特に粗度要素の取り扱いに関する基礎的検討を加えた．
スカラー輸送に及ぼすフェッチの影響に関する系統的風洞模型実験；粗度配列の系統的変化のみならず，建物型空地を完全乾き面とし，これをあたかも建物配列のように建ぺい率に応じて平面配列する条件（運動量輸送に関しては滑面）を加え，さらにテストセクション前面の吹走フェッチ濡れ面長さを変えた条件で系統的模型実験を行い，スカラー輸送と建物形状，フェッチの影響との普遍関係を特定し，これらの条件を包含したSh数とRe数，Sc数との無次元関係に関する検討を加えた．
都市キャノピーによる非定常乱流場に関するPIV計測；風洞内に乱流可視化装置を競ったアップし，高アスペクト比模型群周囲の非定常乱流場に関するPIV計測を行い，都市キャノピーのReynolds応力輸送に付与する非定常性に関するモデル化の足掛かりを得た．
Large Eddy Simulation（LES）を主とするCFDによる都市キャノピーによる運動量スカラー輸送の再現；都市キャノピーによる運動量輸送への空気力学的影響の結果として，街区の空気交換（換気）効率，街路歩行者空間レベルの風環境が変容を受ける．このような応用的motivationからLESLやRANSを用いたCFDによる数値実験を行い，換気効率や街路レベルの温熱環境強化のための基礎資料を得た．
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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
初年度に予定していたサブテーマのミッションは全て取りかかり，一部その結に至っていない部分もあるが，応用研究（CFDを適用した街路空間の風環境評価や街区レベルの換気効率評価）に関しては年度を先行して進捗している部分もあるので，上記の自己評価が妥当であると考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
年度計画に従い，風洞模型実験の遂行とCFDによる数値実験およびPIVを適用した可視化と乱流構造の特定を併走して推進し，当初の全体計画を達成できるように進める予定．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
都市キャノピーの乱流機構解明のための可視化，Reynolds応力高精度測定のためハイスピードカメラ（Phantom）を研究2年度目に導入するために計画的に拘置した．
都市キャノピーの乱流機構解明のための可視化，Reynolds応力高精度測定のためハイスピードカメラ（Phantom）を研究2年度目に導入する予定．
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