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複雑地形上の大気乱流数値モデルの開発とその大気環境影響評価への応用

研究課題

研究課題/領域番号 13680625
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 環境影響評価(含放射線生物学)
研究機関大阪大学

研究代表者

山口 克人  大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90029166)

研究分担者 近藤 明  大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20215445)
町村 尚  大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30190383)
加賀 昭和  大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90029265)
惣田 訓  大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30322176)
井上 義雄  大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (60203262)
研究期間 (年度) 2001 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
2002年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2001年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
キーワード複雑地形 / 大気乱流モデル / Mellor-Yamadaモデル / 代数応力モデル / 数値シミュレーション / 大気汚染濃度予測 / 環境アセスメント / 圧力再分配効果 / 乱流モデル / k〜ε代数応力モデル / ラグランジ粒子モデル
研究概要

本研究では現在大気境界層の乱流現象を解析するために用いられている4種の乱流モデルをさまざまな大気環境場に適用してその特性を明らかにした。研究実績の概要は以下のとおりである。
(1)現在大気境界層の解析に一般的に用いられている4種の乱流モデルについて、そのモデル化過程を詳細に検討し、各モデルの違いが主としてレイノルズ応力方程式に現れる浮力による圧力再分配項のモデル化の方法および乱流基本量の選択の違いにあることを明らかにし、今後の乱流モデル改良の方向に有効な指針を与えた。
(2)(代数応力)モデルは、とくに接地境界層において風速勾配および温位勾配に対するモーニン・オブコフの普遍関数や乱流プラントル数を最も精度よく解析しうるモデルであることを明らかにした。
(3)MY (Mellor-Yamada)モデルは浮力による圧力再分配項を無視しており、その結果モデルパラメータが少ないという利点をもつが、水平速度変動量が過小評価され,汚染物質の水平広がりが抑制されることを明らかにした。また、修正MYモデルはMYモデルのこの短所を改良しているが、MYモデルとともに基本乱流量である乱流長さスケールの算定法に課題が残されていることを明らかにした。
(4)KEASMはMYモデルで無視された浮力による圧力再分配効果に加えて地面による圧力再分配効果への影響をも考慮することにより精度が他のモデルに比べてよくなっていることを明らかにした。しかしMY系モデルと同様に、このモデルにも基本乱流量である乱流エネルギー粘性消散率の算定法に課題があることがわかった。

報告書

(3件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書

研究成果

(10件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (10件)

  • [文献書誌] 山口克人他: "複雑地形上における日影効果を含めた気象場の数値シミュレーション"環境技術. 32・9(印刷中). (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 山口克人他: "大気応用におけるMellor-Yamadaおよびκ〜ε2方程式乱流モデルの比較研究"J. of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 91・6. 791-806 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Yamaguchi et al.: "Meteorological Simulation over the Complex Terrain Accounting for the Topographic shading Effects."J. Environmental Technology. 32-9. in press (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Yamaguchi et al.: "A comparative study of the Mellor-Yamada and κ〜ε two-equation turbulance Models in Atomospheric Application"J. of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 91-6. 791-806 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 金 湘栢 ほか: "気象モデルに用いられる乱流モデルの比較研究"第14回数値流体力学シンポジウム論文集. 1-7 (2000)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 金 湘栢 ほか: "Comparative Ingestigation of Turbulece Models for the Analysis of PBL Height"12th World Clean Air & Environment Congress and Exhibition. 161 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 茅壁 雅也 ほか: "京都の複雑地形状における局地風の数値シュミレーション"空気調和 衛生工学会近畿支部学術研究発表会 論文集. 65-68 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 金 湘栢 ほか: "大気混合層解析に用いられる乱流モデルの比較研究"大気環境学会近畿支部モデリング動態解析部会 講演会. 1-8 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 金 湘栢 ほか: "A Comparative Study of the Mellor-Yamada and the k〜ε two-equation tubulece models for the atmospheric applications"J. Wind Engineering and Industrial Academy. (発表予定). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 茅壁 雅也 ほか: "複雑地形上における日影効果を含めた流れ場シュミレーション"第2回環境技術研究協会 発表会. (予定). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-03-31   更新日: 2016-04-21  

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