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風外乱シミュレータを用いた複雑地形まわりのガスト時空間構造のLES解析

研究課題

研究課題/領域番号 12450222
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 建築構造・材料
研究機関東京工業大学

研究代表者

田村 哲郎  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (90251660)

研究分担者 曹 曙陽  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (00334532)
坪倉 誠  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 講師 (40313366)
研究期間 (年度) 2000 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
11,200千円 (直接経費: 11,200千円)
2001年度: 5,700千円 (直接経費: 5,700千円)
2000年度: 5,500千円 (直接経費: 5,500千円)
キーワード風外乱 / 複雑地形 / シミュレーション / LES / SGS乱流モデル / ガスト / 時空間構造 / 接地大気
研究概要

地形が険しく複雑であると、場所によっては風の流れが歪められて予想外に高い風速にするので構造物の被害を招くことが度々ある。そのため、構造物の耐風設計には地形性の評価が重要課題であり、これまで比較的単純な地形に対する影響が調べられてきた。しかしながら、実在する地形ははるかに複雑であり、その影響評価は一つひとつ対応するのが本来の方法であろう。したがって数値モデルによる予測は、実験模型を一つひとつ再現する実験的手法の手間を考えると有効な手法と判断される。ただし防災的な観点から風速の瞬間的なピークレータ値(ガスト)を予測するものでなければならない。ここでは時々刻々変化する流入風速を発生する風外乱シミュレータを開発し、複雑地形まわりの乱流のLES非定常計算を実現し、接地大気のガストの時間的ならびに空間的構造を解明することをめざした。以下に得られた成果を示す。
1.複雑な形状まわりの流れのシミュレーションを行うことを想定し、まず一般座標系を導入して様々な物理的な観点からの保存則を満たした数値スキームを構築した。そこに乱流モデリングを導入することで複雑地形に対応できる乱流数理モデルを開発した。
2.熱的効果およびラフネス効果を取り入れた乱流境界層の風洞実験データに基づき、安定・不安定の大気境界層の乱流統計量をまとめた。
3.都市の構成要素である建築物が変化した時のラフネス効果を対象に、都市域での地表境界条件のモデル化を行った。
4.乱流状態となっている大気境界層が複雑地形上を吹走する時、乱流構造が影響を受けてガス構造が変化する。乱流流入条件および地表の粗滑を変化させたシミュレーションを実施し、風速のピーク値の特性を明らかにした。また本研究で得られた成果をまとめ、建築物に与える地形の影響に関する耐風設計資料を提示した。

報告書

(3件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (24件)

  • [文献書誌] 田村 哲郎: "ラフネス上に空間発達する乱流境界層のLESと変動風の評価"日本建築学会構造系論文集. 541. 87-94 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 田村 哲郎: "円柱後流解析に基づく一般座標系補完法の適用性の検討〜複雑形状まわりの乱流場の高精度数値解析に関する研究〜"日本建築学会構造系論文集. 545. 27-34 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 田村 哲郎: "正方形平面建物の風応答・風圧特性に対する風向の非定常性の影響〜実測と風洞実験結果との比較に基づく一考察〜"日本建築学会構造系論文集. 550. 23-30 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 田村 哲郎: "一般座標LES系の一様乱流中における二次元角柱まわりの流れへの適用性"日本建築学会構造系論文集. 551. 21-28 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Makoto Ttsubokura: "Proper representation of the subgrid-scale eddy viscosity for the dynamic procedure in large eddy simulation using finite difference method"Physics of Fluids. 113(2). 500-504 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 坪倉 誠: "差分ダイナミックモデルに適したSGS乱流モデルの構築(第2報、SGS、スカラー流束のモデル化)"日本機械学会論文集(B編). 67(664). 164-172 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kojiro Nozawa and Tetsuro Tamura: "Large eddy simulation of a turbulent boundary layer over a rough ground surface and evaluation of its fluctuating velocity profile"J. Struct. Constr. Eng. Trans. AIJ. No.541. 87-94 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tetsuro Tamura and Takao Kitagishi: "Application of the interpolation method in generalized coordinate system to wake flows around a circular cylinder Numerical simulation with high accuracy for turbulent flow around a complex geometry"J. Struct. Constr. Eng. Trans. AIJ. No.545. 27-34 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masayuki Suzuki, Tetsuro Tamura, Satoshi Sanada, and Mnabu Yamamoto: "Influence of non-stationarity of wind direction on wind-induced response and pressure of a square prism building A consideration based on the comparison of wind-tunnel tests with field measurements"J. Struct. Constr. Eng. Trans. AIJ. No.550. 23-30 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yoshiyuki Ono and Tetsuro Tamura: "The applicability of the LES curvilinear coordinate system to the flow around a two-dimensional square cylinder in homogenous turbulent flow"J. Struct. Constr. Eng. Trans. AIJ. No.551. 21-28 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Makoto Tsubokura: "Proper representation of the subgrid-scale eddy viscosity for the dynamic procedure in large eddy simulation using finite difference method"Physics of Fluids. Vol.13, No.2. 500-504 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Makoto Tsubokura, Toshio Kobayashi, and Nobuyuki Taniguchi: "Development of SGS models for dynamic procedure using finite difference method (2^<nd> Report, Modeling of SGS scalar flux)"Trans. the Japan Society for Mech. Eng.. Vol.67, No.664. 164-172 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 田村 哲郎: "ラフネス上に空間発達する乱流境界層のLESと変動風の評価"日本建築学会構造系論文集. 第544号. 87-94 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 田村 哲郎: "円柱後流解析に基づく一般座標系補完法の適用性の検討〜複雑形状まわりの乱流場の高精度数値解析に関する研究〜"日本建築学会構造系論文集. 第545号. 27-34 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 田村 哲郎: "正方形平面建物の風応答・風圧特性に対する風向の非定常性の影響〜実測と風洞実験結果との比較に基づく一考察〜"日本建築学会構造系論文集. 第550号. 23-30 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 田村 哲郎: "一般座標系LESの一様乱流中における二次元角柱まわりの流れへの適用性"日本建築学会論文集. 第551号. 21-28 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Makoto Tsubokura: "Proper representation of the subgrid-scale eddy viscosity for the dynamic procedure in large eddy simulation using finite difference method"Physics of Fluide. Vol.13, No.2. 500-504 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 坪倉 誠: "差分法ダイナミックモデルに適したSGS乱流モデルの構築(第2報、SGSスカラー流束のモデル化)"日本機械学会論文集(B編). 第67巻664号. 164-172 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 田村哲郎: "乱流境界中の低層構造物まわりの流れのLES〜風圧力特性の再現性〜"日本建築学会構造系論文集. 第530号. 13-20 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 田村哲郎: "隈切・隈丸を有する正方形角柱の空力特性に与える乱流境界層の厚さ及び熱的安定性的影響"日本建築学会構造系論文集. 第535号. 47-54 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 田村哲郎: "高精度・保存的流体計算法の耐風問題への適用性について、その3 都市域乱流境界層における高層建築物まわりの気流と風圧力の解析"日本建築学会構造系論文集. 第538号. 35-41 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 田村哲郎: "滑面上を空間的に発達する乱流シミュレーション〜流入データの作成とその変動風としての適用性〜"第16回風工学シンポジウム論文集. 149-154 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 田村哲郎: "ラフネス上に空間発達する乱流境界層のLESと変動風の評価"日本建築学会構造系論文集. 第541号. (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 坪倉誠: "差分法ダイナミックSGSモデルに適した等方渦粘性SGSモデルの構築とその平板チャネル乱流における評価"日本機械学会論文集(B編). 66巻648号. 55-63 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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