| Project/Area Number |
22K04630
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 25020:Safety engineering-related
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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Principal Investigator |
岡 秀行 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 海上技術安全研究所, 研究員 (80399518)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡 泰資 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 教授 (10240764)
木村 新太 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 海上技術安全研究所, 研究員 (30582556)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | MASCONモデル / 代数的乱流モデル / 気流場簡易解析手法 / Rockleモデル / 屋内気流解析 / 空気感染モデル / ゾーナルモデル |
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| Outline of Research at the Start |
空気感染リスクの低減に有効な必要換気量と換気流の流れ性状を同時に詳細に検討するには，数値流体解析（CFD解析）の実施が必要となる．しかし，多数の区画で構成された大規模閉鎖空間を対象に，給排気口の配置や換気量の設定等，多数のシナリオに対応する検討は計算負荷が極めて大きく，リスク評価での利用は特徴的なシナリオに限定される．本研究では，屋内空気感染のリスク評価で要求される予測精度と計算の迅速性を合わせ持つ斬新な影響度解析ツ―ルとして気流場推定法を開発する．新規手法により求められる室内の空気質（Air Quality）を示す換気効率指標と，感染確率モデルから算出される感染リスクを定量的に評価する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、感染症対策の工学的観点から屋内空気感染のリスク評価ツールの開発を視野に、換気・空調流れの予測精度と計算の迅速性を合わせ持つ簡便な気流場推定法を開発し、換気効率指標や感染確率モデルから算出される感染リスクを定量的に評価することを目的としている。区画内気流場を満足のいく精度で簡便に予測する解析手法を開発するため、質量保存流速場モデル（MASs-CONsistent flow Model:MASCONモデル）に着目しており、その一次推定値として必要な気流場推定モデルの改良を目的に、初年度の風洞実験に続き、今年度は数値流体解析を実施した。MASCONモデルでは連続の式を満足するように気流場を修正するものの、運動量保存式（ナビエ・ストークス方程式）を考慮しないため、気流場内に存在する物体周りの流れの様子を表現するモデルが不可欠である。風洞実験ならびに数値流体解析で得られた結果から、矩形物体周囲に形成される渦領域を矩形物体の幾何学的情報のみを用いて代数式で表現する試みを継続している。また、MASCONモデルから算出される気流場をもとに渦粘性を求めるため、屋内外の気流場の解析のために開発された種々の代数的乱流モデルの改良を継続している。Chen and Xu(1998)の代数的乱流モデルを拡張したモデルが複数提案されており、各モデルの性能評価を実施したところ、MASCONモデルに適したモデルは見当たらなかった。そこで、渦粘性係数の輸送方程式を考慮するモデル（Yoshizawa, et al.,2012）を導入したところ、MASCONモデルに適した代数的乱流モデルの開発に向けて一定の見通しが得られており、引き続き再現性向上のためにモデルの改良を進めていく。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
【研究実績の概要】で記載したように一定程度の見通しが立っており、令和6年度に論文として取りまとめる予定である。一方、本課題で改良を進めているMASCONモデル及び代数的乱流モデルを活用した関連研究においても一定の成果が得られており、学会発表の予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
数値流体解析技術を簡略化した数値モデリングとその検証用実験の両面から以下を実施する。
・矩形物体周りに形成される渦領域の範囲及び速度分布を表す代数モデルの改良。
・MASCONモデルに適した渦粘性推定モデルの開発。
・風洞実験の実施に加え、数値モデルの検証に代表的なベンチマーク問題（IEA Annex20）を取り上げ，数値流体解析を軸に評価ツールの開発を進める。
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