2014 Fiscal Year Research-status Report
大規模乱流中に形成されたストリートキャニオン内の物質拡散に関する風洞実験
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25420117
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
関下 信正 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70283489)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 乱流 / せん断流 / 境界層 / 渦 / 流れの制御 / 風環境 / 風洞実験 / 流れの計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、北京やパリなど大都市での大気汚染問題が深刻な問題になっているが、大都市においてビルに挟まれた大通り上空に、PM10などの汚染物質や排熱が滞留する現象(ストリートキャニオン現象)について、大気乱流風洞を用いて風洞実験を行った。本研究室で有する大気乱流風洞によって、ビルに挟まれた大通り上空の流れ場を解明するとともに、ストリートキャニオン内の物質拡散の観察、濃度分布を計測した。都市の大気境界層の平均速度分布と同じ速度分布を形成し、乱流レイノルズ数(大規模乱流または格子乱流)、道路幅、道路両側のビル模型の高さおよび模型配置を変化させ、煙線法による建物周りの流れの可視化、および、大通り表面から注入した煙(自動車の排気ガス)の濃度測定を行った結果、以下の成果を得た。
(1)乱流レイノルズ数の小さい流れ場(格子乱流)中と比較して、乱流レイノルズ数の大きい流れ場(大規模乱流)中では乱流運動(大規模渦と強い乱れ)によって、ストリートキャニオン内の汚染物質が拡散され、キャニオン内の換気が促進されることを解明した。これは、通常の乱流格子を用いた風洞実験では得られない結果である。(2)建物高さが道路幅よりも低い場合、乱流運動を伴った平均流(横風)がキャニオン内の流れに及ぼす影響が強くなり、排気ガスの濃度は乱流特性(乱流レイノルズ数)、および、建物配置に依存する。(3)建物高さが道路幅と同じ場合、乱流特性に依存せず、キャニオン内に発生する循環流がより支配的となり、汚染物質の濃度上昇の原因となる。(4)風下側建物よりも風上側建物高さが高い場合、その逆の建物配置の場合と比較して、キャニオン内の濃度は一様な分布となる。
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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
乱流発生装置を有する大気乱流風洞を使用して、実際の大気乱流中と同様な特性を持つ高レイノルズ数乱流中で、ストリートキャニオン内の排気ガスの拡散実験を行い、流れ場の特性と関連付けた知見を得た。その際に、前年度に確立した技術、すなわち、高速度カメラで撮影した画像から、キャニオン内の排気ガス(大通り表面から注入した煙)の濃度分布を得る方法を用いて、ストリートキャニオン内の排気ガスの拡散過程を解明できた。得られた成果は、学術講演会で発表できたためである。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究成果、および、確立した計測手法を基に、引き続き風洞実験を実施する。乱流発生装置および粗度によって都市の大気境界層の平均速度分布と同じ速度分布を形成し、乱流レイノルズ数(大規模乱流または格子乱流)、道路幅、道路両側のビル模型の高さおよび模型配置のパラメータを変化させて、風洞実験を行い、ストリートキャニオンの流れ場および排気ガスの拡散現象のより詳細な解明を試みる。本研究によって得られたデータに基づいて、風環境を配慮した都市計画に役立つ実験データベースを構築する。
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| Causes of Carryover |
風洞実験が順調に進み、経費が節約できたためである。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度が最終年度であり、次年度使用額を合わせて、実験データベースの構築のため有益に使用する。
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