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Development of prediction method for drifting snow environments by coupling computational fluid dynamics with Lagrangian particle transport model

Research Project

Project/Area Number 18H01592
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 23020:Architectural environment and building equipment-related
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

Okaze Tsubasa  東京工業大学, 環境・社会理工学院, 准教授 (40709739)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 大宮 哲  国立研究開発法人土木研究所, 土木研究所(寒地土木研究所), 研究員 (60718451)
新屋 啓文  新潟大学, 研究推進機構, 助教 (80794982)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2019: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Fiscal Year 2018: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Keywords吹雪 / 飛雪 / 数値流体解析 / 粒子飛散 / 吹きだまり / 風洞実験 / 野外観測 / 境界層 / ラージ・エディ・シミュレーション / 質量フラックス / 降雪 / 地吹雪 / 建物周辺気流 / 吹雪境界層 / 吹雪風洞実験 / 瞬間最大値 / スプラッシュ / 低温風洞実験 / ハイスピードカメラ / 飛雪現象 / ラグランジュモデル
Outline of Final Research Achievements

In this study, we developed a new drifting snow model that can predict unsteady phenomena of drifting by coupling a large-eddy simulation, which can accurately predict turbulent fluctuations, with a Lagrangian particle model that predict the motion of individual particles. To validate the drifting snow model, wind tunnel experiments and field observations in a snowfield were conducted to obtain statistics of wind speed and the mass flux of drifting snow. A meso-meteorological simulation was conducted to discuss observation site, and it was decided in Teshikaga, Hokkaido, where wind direction is stable and strong winds blow during the winter season. Based on comparisons of wind tunnel experiments and field observations, the accuracy of the developed drifting snow model was validated.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

強風下で、降雪や再飛散した雪を伴う風を吹雪と呼ぶ。乱流変動に伴い、瞬間的に視程が大きく低下するほか、局所的な吹きだまりが形成され、建物周辺では、流れ場が3次元的に大きく変化することから、より複雑な問題となる。現状、数値流体解析に基づく平均風速分布の予測を基礎とした積雪分布の予測モデルが提案されているが、本研究で提案した非定常現象が予測可能な飛雪モデルにより、非定常的な乱流変動と雪の飛散メカニズムの分析が可能となると考えられ、突風など短い時間での地吹雪による視程の低下や吹きだまりの形成などの対策への貢献が期待できる。

Report

(4 results)
  • 2021 Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (32 results)

All 2022 2021 2019 2018

All Journal Article (18 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 12 results) Presentation (14 results)

  • [Journal Article] Statistical analysis of low-occurrence strong wind speeds at the pedestrian level around a simplified building based on the Weibull distribution2022

    • Author(s)
      Wang Wei、Okaze Tsubasa
    • Journal Title

      Building and Environment

      Volume: 209 Pages: 108644-108644

    • DOI

      10.1016/j.buildenv.2021.108644

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  • [Journal Article] Elucidations of vertical structures of blowing snow with snowfall2021

    • Author(s)
      MASUZAWA Satoka、OMIYA Satoshi、OKAZE Tsubasa、NIIYA Hirofumi
    • Journal Title

      Journal of the Japanese Society of Snow and Ice

      Volume: 83 Issue: 3 Pages: 259-273

    • DOI

      10.5331/seppyo.83.3_259

    • NAID

      130008130135

    • ISSN
      0373-1006, 1883-6267
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Large-eddy simulation of flow around an isolated building: A step-by-step analysis of influencing factors on turbulent statistics2021

    • Author(s)
      Okaze Tsubasa、Kikumoto Hideki、Ono Hiroki、Imano Masashi、Ikegaya Naoki、Hasama Takamasa、Nakao Keisuke、Kishida Takeshi、Tabata Yuichi、Nakajima Keigo、Yoshie Ryuichiro、Tominaga Yoshihide
    • Journal Title

      Building and Environment

      Volume: 202 Pages: 108021-108021

    • DOI

      10.1016/j.buildenv.2021.108021

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  • [Journal Article] Snowdrift Observation around Fence by UAV-SfM Photogrammetry2021

    • Author(s)
      新屋 啓文、大宮 哲、砂子 宗次朗、西村 浩一、大風 翼
    • Journal Title

      Summaries of JSSI and JSSE Joint Conference on Snow and Ice Research

      Volume: 2021 Issue: 0 Pages: 2-2

    • DOI

      10.14851/jcsir.2021.0_2

    • ISSN
      1883-0870, 1883-0889
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      川島 理沙、池田 侑樹、大宮 哲、新屋 啓文、大風 翼
    • Journal Title

      Summaries of JSSI and JSSE Joint Conference on Snow and Ice Research

      Volume: 2021 Issue: 0 Pages: 4-4

    • DOI

      10.14851/jcsir.2021.0_4

    • ISSN
      1883-0870, 1883-0889
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  • [Journal Article] Relation between Mean and Instantaneous Values of Snow-drift Flux under Blowing Snow with Snowfall2021

    • Author(s)
      池田 侑樹、川島 理沙、大宮 哲、新屋 啓文、西村 浩一、大風 翼
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      Summaries of JSSI and JSSE Joint Conference on Snow and Ice Research

      Volume: 2021 Issue: 0 Pages: 5-5

    • DOI

      10.14851/jcsir.2021.0_5

    • ISSN
      1883-0870, 1883-0889
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  • [Journal Article] Investigation of Relation between Spike in Snow-drift Flux and Turbulent Coherent Structure under Blowing Snow2021

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      大風 翼、池田 侑樹、川島 理沙、大宮 哲、新屋 啓文、西村 浩一
    • Journal Title

      Summaries of JSSI and JSSE Joint Conference on Snow and Ice Research

      Volume: 2021 Issue: 0 Pages: 6-6

    • DOI

      10.14851/jcsir.2021.0_6

    • ISSN
      1883-0870, 1883-0889
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  • [Journal Article] 吹雪の時空間構造の解明(その1):吹雪境界層を対象としたタワー観測の概要2021

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      大風翼、池田侑樹、川島理沙、大宮哲、新屋啓文、西村浩一
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      2021年度日本建築学会大会(東海)学術講演梗概集

      Volume: D Pages: 2031-2032

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      池田侑樹、川島理沙、大宮哲、新屋啓文、西村浩一、大風翼
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      2021年度日本建築学会大会(東海)学術講演梗概集

      Volume: D Pages: 2033-2034

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  • [Journal Article] WRF解析による北海道弟子屈町周辺の谷地形が風況場に及ぼす影響の検討2021

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      川島理沙、池田侑樹、大宮哲、新屋啓文、大風翼
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      2021年度日本建築学会大会(東海)学術講演梗概集

      Volume: D Pages: 2051-2052

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  • [Journal Article] Long-term Observations of Blowing Snow at Teshikaga in FY 2018 Winter2019

    • Author(s)
      増澤 諭香、新屋 啓文、大宮 哲、大風 翼
    • Journal Title

      Summaries of JSSI and JSSE Joint Conference on Snow and Ice Research

      Volume: 2019 Issue: 0 Pages: 177

    • DOI

      10.14851/jcsir.2019.0_177

    • NAID

      130007743275

    • ISSN
      1883-0870, 1883-0889
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  • [Journal Article] Studies on Mechanism of Blowing Snow based on Aeolian Snow Transport Model - Part 5 Transition of transport pattern from intermittency to continuity -2019

    • Author(s)
      新屋 啓文、大風 翼、根本 征樹、西村 浩一
    • Journal Title

      Summaries of JSSI and JSSE Joint Conference on Snow and Ice Research

      Volume: 2019 Issue: 0 Pages: 97

    • DOI

      10.14851/jcsir.2019.0_97

    • NAID

      130007743498

    • ISSN
      1883-0870, 1883-0889
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      2019 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Observation of Snowdift around Two-dimensional Fence during a Drifting Snow Event2019

    • Author(s)
      大風 翼、新屋 啓文、大宮 哲、砂子 宗次郎、西村 浩一
    • Journal Title

      Summaries of JSSI and JSSE Joint Conference on Snow and Ice Research

      Volume: 2019 Issue: 0 Pages: 101

    • DOI

      10.14851/jcsir.2019.0_101

    • NAID

      130007743193

    • ISSN
      1883-0870, 1883-0889
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  • [Journal Article] Development of a large-eddy simulation coupled with Lagrangian snow transport model2018

    • Author(s)
      Okaze Tsubasa、Niiya Hirofumi、Nishimura Kouichi
    • Journal Title

      Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics

      Volume: 183 Pages: 35-43

    • DOI

      10.1016/j.jweia.2018.09.027

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  • [Journal Article] LES による市街地風環境予測のためのデジタルフィルタを用いた人工的な流入変動風の生成2018

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      大風 翼、持田 灯
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      風工学シンポジウム論文集

      Volume: 25 Pages: 211-216

    • NAID

      130007669524

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    • Author(s)
      新屋 啓文、大風 翼、西村 浩一
    • Journal Title

      Summaries of JSSI and JSSE Joint Conference on Snow and Ice Research

      Volume: 2018 Issue: 0 Pages: 139

    • DOI

      10.14851/jcsir.2018.0_139

    • NAID

      130007507874

    • ISSN
      1883-0870, 1883-0889
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  • [Journal Article] Studies on Mechanism of Blowing Snow based on Aeolian Snow Transport Model - Part 4 Capture of splash process with high speed camera -2018

    • Author(s)
      大風 翼、新屋 啓文、大宮 哲、根本 征樹
    • Journal Title

      Summaries of JSSI and JSSE Joint Conference on Snow and Ice Research

      Volume: 2018 Issue: 0 Pages: 140

    • DOI

      10.14851/jcsir.2018.0_140

    • NAID

      130007508189

    • ISSN
      1883-0870, 1883-0889
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  • [Journal Article] 低温風洞におけるスプラッシュ過程の測定2018

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      新屋啓文、大宮哲、根本征樹、大風翼
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      日本雪氷学会北信越支部研究発表会予稿集

      Volume: - Pages: 29-29

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  • [Presentation] UAV-SfM 写真測量によるフェンス周辺の吹きだまり観測2021

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      新屋 啓文、大宮 哲、砂子 宗次朗、西村 浩一、大風 翼
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      川島 理沙、池田 侑樹、大宮 哲、新屋 啓文、大風 翼
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      大風 翼、新屋 啓文、大宮 哲、砂子 宗次郎、西村 浩一
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      新屋 啓文、大風 翼、西村 浩一
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  • [Presentation] 雪粒子の空気輸送モデルによる地吹雪メカニズムの解明 -その4 ハイスピードカメラによるスプラッシュ過程の把握-2018

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      大風 翼、新屋 啓文、大宮 哲、根本 征樹
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      新屋啓文、大宮哲、根本征樹、大風翼
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      2018年度日本雪氷学会北信越支部研究発表会
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      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2023-01-30  

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