2014 Fiscal Year Research-status Report
自然換気トンネル火災時における換気量の推定と換気の閉じ込め現象の解明
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25350474
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
田中 太 福井大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60401791)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | トンネル火災 / 自然換気 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成26年度は、平成25年度に製作した模型トンネルから得られた知識を応用して、1/20スケールで長さ12メートルの模型トンネルを新たに製作した。新模型トンネルでは、実大スケールにおいて240mの煙の流動距離を実現した。模型トンネルの側面と底面の一部をガラス張りとして、煙流動の構造を可視化できるように工夫した。火源の発熱速度としては7kW（実大換算で13MW、中型バス火災程度の火災規模に相当する。）として、火源から発生した煙がどのように流動し、トンネル内にて降下するのかを調べた。実験の結果、以下のことが明らかとなった。トンネル天井に沿って煙が流動する際に、壁面に接している煙は吸熱されるために浮力を失う。その結果、浮力を失った煙はトンネル側壁を流れ落ちて、トンネル坑口から火源に向けて流入してくる新鮮空気に巻き込まれ、トンネル底面を流動することが明らかになった。当初予想していた天井に沿って流動する煙の先端部からトンネル底面に向かって降下する様子は見られず、側壁を流れ落ちる煙の量が増えることでトンネル天井下を流動する煙の質量流量が減少していくことが明らかとなった。煙流動の最後は対流するための熱エネルギーを失い、分子拡散のようにして煙がトンネル内部に拡散することが分かった。
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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
平成26年度では、1/20スケールの模型トンネルを使用することにより、煙が降下する際の流動構造を明らかにすることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度の実験では、火源の発熱速度をより正確に計測するために、質量減少速度に基づいて発熱速度の時間変化を測定する。さらに燃焼効率を推定するために、酸素消費法による発熱速度の推定を試みる予定である。平成26年度までの模型トンネルは1/20スケールと小型であり、浮力流のレイノルズ数は5000程度になる。そのため、煙の乱れが小さく、特に温度が低下した煙先端部の流れは非常に流動速度が小さく、実際の実大スケールでのトンネル内部の煙の流動構造と異なっている可能性がある。そこで、平成27年度の実験ではスケール比を1/10スケールに拡大して実験を実施する。ただし、この場合、トンネルの長さが足りなくなることは明らかであるため、煙を強制的に冷却する特殊構造トンネルを開発する。
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| Causes of Carryover |
平成26年度の予算金額は1507565円であり、5484円の残金は平成26年度予算額に対して0.4%程度に相当する。このようなわずかな残金が生じたことに特に意味はない。今年度の研究で必要なものは正しく購入できた。わずかに余った予算ではあるが、来年度により有効に活用できるように残金とした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度の新型特殊トンネル開発のために有効に活用する。
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