| 研究課題/領域番号 |
21K04234
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分22020:構造工学および地震工学関連
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
竹内 崇 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (80624395)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 突風 / 急激な気圧降下 / 数値流体計算 / 屋根葺き材 / 飛散シミュレーション |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，木造建物の屋根葺き材（瓦，スレートなど）の突風による被害低減を目指す上で，屋根葺き材に作用する力の解明と屋根葺き材の飛散性状の解明が必要と考え，突風時の急激な気圧降下によって屋根葺き材に作用する力および突風下での物体の飛散特性を数値流体計算および飛散運動の数値計算により解明することを目的とする。
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| 研究実績の概要 |
本研究は，木造建物の屋根葺き材の突風による被害低減を目指す上で，突風時に屋根葺き材に作用する力および突風下での物体の飛散に着目し，突風時の気圧降下が屋根葺き材の耐風性能に及ぼす影響の解明および突風下での物体の飛散性状の解明を目的としている。2022年度は，2021年度に続き，突風時の急激な気圧降下によって建物に生じる気圧差力の特性に関するより詳細な検討を，数値流体計算を用いて実施した。
風速急変時に生じる気圧降下を利用した既往の突風風洞実験を模擬した数値流体解析により，急激な気圧降下による内圧変動を再現するにあたっては，圧縮性流体として解析を実施する必要があること，数値流体計算により生じる防風箱内の静圧変動が正側に生じるか負側に生じるかは，圧力の基準点の位置により異なり，圧力降下を再現するには，風上側に基準点を取る必要がある。また，圧力基準点が防風箱から離れるほど圧力変化量は大きくなることなどを明らかにした。また，解析モデルをより簡略化し，気圧降下を直接境界条件として与える解析モデルを考案し，建物に複数の開口がある場合の内圧応答の評価方法を数値流体計算により検討した。複数の開口がある場合の内圧は，複数の開口からの流入を考慮して，既往の内圧評価式を拡張した式により評価できることを示した。また，複数個所に開口があり，それぞれに作用する外圧が異なる場合は，内圧変動が差圧力の向きにも影響する可能性があることを簡易化した解析モデルによる数値流体解析により明らかにした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
交付申請時の研究計画を概ね予定通り実施しており，順調に進行している。
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| 今後の研究の推進方策 |
突風時の気圧降下だけでなく，風による外圧変動を受ける場合に屋根葺き材に生じる力を数値流体計算により明らかにする。複数開口を考慮した建物内圧応答式を用いて内圧を評価することで，数値流体計算における計算負荷を軽減させる。
また，数値流体計算結果を用いて，突風下において屋根面から放出される物体の飛散挙動を飛散シミュレーションにより調べる。
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