寒冷多雪地方における流体力学的諸問題

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63302027
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 木谷 勝 北海道大学, 工学部, 教授 (50001160)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 谷口 清一 北見工業大学, 工学部, 助教授 (90091553) ; 福迫 尚一郎 北海道大学, 工学部, 教授 (00001785) ; 杉山 弘 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (70002938) ; 豊田 国昭 北海道工業大学, 工学部, 教授 (50048039) ; 坂本 弘志 北見工業大学, 工学部, 教授 (70003176)
• Keywords: 流体工学 / 伝熱工学 / 熱工学 / 積雪寒冷地 / 吹雪 / 吹きだまり / 凍結 / 模型雪

Research Abstract

1.各種の道路構造模型について水路画像処理実験を行い、吹雪障害防止のための最適形状を求めた。また吹雪風洞による定量的な性能評価も行った。2.寒冷地住宅の通気層内の流れ状態を明らかにした。3.活性白土を模型雪とした吹雪風洞の性能試験を行ない、風速分布、地吹雪量などの吹雪特性は実際の状態を模擬していることを確認した。さらに本装置により、空隙率、端末形状の異る各種防雪柵の吹溜り特性を測定し、防雪柵設計に対する有用な基礎資料を得た。4.建築物の屋上に形成される雪庇の防止工法について、模型雪を用いた風洞実験により検討した。この結果、パラペット高さの10〜20%のスリットをつけることによって、屋上雪庇の形成が軽減されることがわかった。5.吹雪の発生機構解明の基礎資料として、突風による微粒子の舞い上り機構に関する実験を行った。その結果、微粒子の舞い上り高さは気流速度と初期推積高さに依存することがわかった。6.室内気流分布を数値解析するために、ポアソン方程式を用いた格子形成法、マコ-マック法の数値解析法、および人工粘性項の効果を調べた。また、寒冷地工場暖房問題の調査検討を行った。7.管内で水と空気が成層をなすときの凍結熱伝達および凍結閉塞に関する実験を行った。主流のないとき、管内水は過冷却された後、突然気液界面端部より樹技状氷が成長し、その後壁面より通常の氷が成長することがわかった。主流があるときの管内凍結挙動および凍結熱伝達におよぼす諸因子の効果を明らかにし、管内閉塞時刻の予測および熱伝達に関する整理式を導いた。8.翼列から成る防雪柵の数値解析を行ない、防雪柵の性能評価が可能であることを示した。9.防雪柵の柵板として、有孔平板を用いた風洞実験を行った。この結果、有効平板後流の減速効果は空隙率に大きく依存し、空隙率30%のとき減速率が最も高く、平板の約60%以上の減速効果が得られることがわかった。

Research Products

• [Publications] M.KIYA,O.MOCHIZUKI,H.TANAKA and T.ONO: "Structure and Control of Separated-and-Reatlaching Flow Zones at the Leading Edge of Blunt Bodies" Prc.IUTAM Symposium on Separated Flows and Jets,9-13July 1990,Novosibirsk,USSR. (1990)
• [Publications] M.KIYA,O.MOCHIZUKI,and H.TAMURA: "Turbulence Structure of an Axisymmetric Separtion-nad Reattaching Flow" AIAA Journal. (1990)
• [Publications] 坂本弘志、羽二生博之: "吹き溜り防止のための最適道路形状に関する流体力学的研究" 寒地環境工学合同シンポジウム論文集. 4. (1990)
• [Publications] 羽二生博之、坂本弘志: "視程障害軽減のための最適道路形状に関する研究" 寒地環境工学合同シンポジウム論文集. 4. (1990)
• [Publications] 坂本弘志、羽二生博之: "寒冷地住宅の通気層内の流れに関する基礎的研究" 寒地環境工学合同シンポジウム論文集. 4. (1990)
• [Publications] 豊田国昭,F.Hussain: "回転円柱列から発生する渦対の干渉" 日本流体力学会誌. 8(別冊). 189-194 (1989)
• [Publications] 豊田国昭,F.Hussain: "非円形噴流中の渦構造に関する研究" 日本機械学会誌論文集(B). 55. 1542-1545 (1989)
• [Publications] K.Toyoda,H.Fussain: "Vortical Structure of Non-Circular Jets" Proc.4th Asian Congress of Fluid Mech.117-118 (1989)
• [Publications] 豊田国昭,F.Hussain: "十字形噴流中の渦構造に関する研究" 日本機械学会誌論文集(B). 55. 3305-3209 (1989)
• [Publications] 豊田国昭: "自由せん断流中の三次元構造に関する考察" 日本機械学会北海道支部講演概要集. 892-2. 91-92 (1989)
• [Publications] 依田篤司,森田直樹,豊田国昭,白浜芳朗: "防雪柵の吹き溜り特性に関する研究" 日本機械学会北海道学生会卒業研究発表講演会. (1990)
• [Publications] 白浜芳朗,豊田国昭: "円管から噴出する乱流噴流の大規模組織構造(第1報、乱れの統計量による考察)" 日本機械学会誌論文集(B). 55. 1372-1376 (1989)
• [Publications] 白浜芳朗,豊田国昭: "噴流特性におよぼす非円形性の影響" 日本機械学会講演概要集. 892-2. 89-90 (1989)
• [Publications] 白浜芳朗,豊田国昭: "励起による非円形噴流の制御に関する研究" 日本機械学会第67期通常総会講演会. (1990)
• [Publications] 苫米地司: "屋上雪庇防止工法に関する研究" 第6回日本雪工学会大会論文報告集. 95-96 (1989)
• [Publications] H.Sugiyama,H.Nagumo,T.Arai,H.Yamagishi: "An experimental Study on the Raising of Dust Particles by a Shock-Wave Induced Flow" Proc.Int.Conf.on Mechanics of Two-Phase Flows. 476-480 (1989)
• [Publications] H.Sugiyama,T.Arai,H.Nagumo,H.Sueki,M.Izumi,K.Takayama: "An Experimental and Numerical Study of the Shockwave Induced Flows Past a Circular Cylinder in a Dusty-Gas Shock Tube" Proc.Int.Symp.on Shock Waves and Shock. 1-6 (1989)
• [Publications] 杉山弘、新井隆景、未木秀幸: "衝撃波による微粒子の舞い上り" 日本航空宇宙学会北部支部講演会講演前刷集. 1-4 (1990)
• [Publications] Y.Hanaoka,H.Kubota and K.Maeno: "A Study of Energy Demand on Space Heating for Factories in Cold climates" Proc.Int.Symp.on Cold Regions Heat Transfer. 153-158 (1989)
• [Publications] K.Maeno,S.Yokoyama and Y.Hanaoka: "Expreimental study on Vapour Bublle Dynamics in Low Temperature Liquids" Proc.2nd Astan Thermophysical Properties Conference. 431-436 (1989)
• [Publications] K.Maeno: "Shock Wave Propagation in Low Temperature Fluids and Phase Change Phenomena" Proc.IUTAM Symposium on Adiabatic Waves in Liquid-Vapor Systems(Gothingen),Sprager. (1990)
• [Publications] 三谷将之: "二重管内を流動する気液二相流について" 第3回日本産業技術教育学会北海道支部大会講演要旨集. 3. 1-1 (1989)
• [Publications] 谷口清一、松村昌典、植松努: "はく離せん断層の撹乱による円柱周辺の流れ" 日本機械学会北海道支部第30回講演会講演概要集. 892-2. 81-82 (1989)
• [Publications] 松村昌典、谷口清一、吉開幹大、長谷川誠: "スプリットプレ-トのある垂直平板の後流特性" 日本機械学会北海道支部第30回講演会講演概要集. 892-2. 87-88 (1989)
• [Publications] 遠藤剛、長谷川敏行: "格子創生とナビェ・スト-クス方程式の数値解法" 日本機械学会北海道学生会卒業研究発表講演会. (1990)
• [Publications] 羽二生博之、坂本弘志、道願忠孝: "画像処理による視程障害軽減に関する研究" 第4回寒地環境工学合同シンポジウム講演論文集. (1990)
• [Publications] 丹国夫: "直列四角柱まわりの流れに関する研究" 釧路工業高等専門学校紀要. 23. 1-6 (1989)
• [Publications] S.Fukusako,M.Takahashi: "Characteristics of the Freezing Heat Transfer of Layered Air-Water Flow in a circular Tube" JSME International Journal. 32. 91-97 (1989)
• [Publications] 福迫尚一郎、高橋正人: "成層をなす円管内流体の自然対流熱伝達" 北海道大学工学部研究報告. 146. 22-32 (1989)
• [Publications] 福迫尚一郎、高橋正人、岡垣理: "成層をなす水平円管内流体の自然対流熱伝達" 日本機械学会論文集. 55. 1631-1639 (1989)
• [Publications] 福迫尚一郎、高橋正人: "水平円管内気液成層流の凍結挙動" 日本冷凍協会論文集. 6. 47-55 (1989)
• [Publications] 福迫尚一郎、高橋正人、鳥越邦和: "成層をなす円管内流体の非定常挙動と熱伝達" 流れの可視化. 9. 355-360 (1989)
• [Publications] 坂本弘志ほか6名: "日本機械学会分科会p-SC136報告書寒冷地おける流体工学的諸問題に関する調査研究" 日本機械学会, 147 (1989)