| 研究課題/領域番号 |
09450213
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
建築環境・設備
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
加藤 信介 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (00142240)
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| 研究分担者 |
石田 義洋 鹿島建設株式会社, 情報システム部, 主査(研究職)
半場 藤弘 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (20251473)
大岡 龍三 福井大学, 工学部, 講師 (90251470)
村上 周三 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (40013180)
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| 研究期間 (年度) |
1997 – 1998
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| 研究課題ステータス |
完了 (1998年度)
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| 配分額 *注記 |
13,500千円 (直接経費: 13,500千円)
1998年度: 4,800千円 (直接経費: 4,800千円)
1997年度: 8,700千円 (直接経費: 8,700千円)
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| キーワード | 高浮力プリューム / 乱流モデル / LES解析 / 非等温気流 / 煙流動制御 / 室内空気質制御 / 直接シミュレーション |
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| 研究概要 |
本研究は、火災時などに建築内外で発生する「乱流浮力プリューム」により駆動される煙流動拡散性状、並びに室内の汚染質拡散の性状を高精度に解析・予測するモデルを開発することを目的としている。このような予測モデルを用いて「乱流浮力プリューム」を解析することで、火災時の煙流動制御、並びに室内空気質制御方法を提案することも可能となる。このため、上記予測モデルを開発する基礎検討として、種々の条件下における「乱流浮力プリューム」の生じる流れ場を対象とした数値解析を行い、今後開発する予測モデルの検討を行った。
(1) 火災煙を想定した流れ場の解析
先ず、火災煙を想定した対象について解析した。ここでは、簡易さから数値解析で一般に利用されるk-ε型乱流モデルと、いくつかの改良を施した修正k-εモデル(MKCO,ANK,WET)を用いた計算を各々行い、実験結果との比較を行った。解析結果より、上方への乱流熱輸送について高精度に予測するWETモデルが最も良い結果を示し、火災煙解析において、乱流熱輸送を精度良く予測する必要があることが確認された。
(2) 居住域に設置した発熱体から生じる浮力流の影響を受けた流れ場の解析
居住域内の発熱体から生じる浮力流が生じる流れ場について検討した。先ず、上記対象を模擬した精密実験模型を対象に流れ場、温度場について詳細な検討を行った。次に同対象について、最も高精度予測が可能なLarge Eddy Simulation(LES)を用いて解析し、実験との対応を検証した。解析結果より、同モデルによる解析結果と模型実験結果は、極めて良く一致し、LESが高浮力流れ場の予測に大変有効であることを確認した。
(3) 圧縮性を考慮したLESによる高精度予測手法の検討
圧縮性を考慮したLESによる高精度予測手法について検討した。先ず、正方形サーマルキャビティー内の自然対流の層流解析を行い、Boussinesq近似と低マッハ数近似による圧縮性流体の基礎式を用いた場合の解の比較から定性的な圧縮性流体の性質を検討した。次に、矩形サーマルキャビテイー内の乱流状態の自然対流を対象に圧縮性LES解析を行った。解析結果より、圧縮性を考慮したLES解析手法の問題点を示すと共に、実験結果との比較により予測精度の検証を行った。
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