| 研究課題/領域番号 |
22K04440
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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23020:建築環境および建築設備関連
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| 研究機関 | 近畿大学 |
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研究代表者 |
道岡 武信 近畿大学, 理工学部, 教授 (20371370)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | 都市環境 / 乱流 / 数値シミュレーション / 乱流構造 / ガス拡散 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
都市内の乱流には大規模な構造があることが次第にわかってきており、この大規模乱流構造は街区内の汚染物質拡散に大きな影響を与える可能性が高い。しかしながら、その大規模構造は非常に複雑であるため、現在まで詳細な乱流構造を正確には捉えきれていない。近年、非常に大量のデータで次元削減することなどにより、乱流の特徴量を抽出できることが可能なデータ解析手法が提案されてきており、これらのデータ解析手法を適用して街区内の大規模乱流構造を明らかにする。また、その大規模乱流構造が汚染物質を街区外へ放出するメカニズムの解明を目指す。
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| 研究実績の概要 |
都市内の風の流れは目に見えないが、比較的大規模の大きな乱流構造が存在しており、その乱流構造は街区などからの大気汚染物質の輸送に大きく寄与していると考えられる。つまり、都市内の空気環境の改善を検討するにはその大きな乱流構造の詳細を明らかにする必要があると考えられるが、現在までにその詳細な構造はわかっていない。そこで、本研究では非常に単純化された都市を模擬した立方体ブロックを直列配列で配置した流れ場を対象にラージ・エディ・シミュレーションを実行し、そのブロック周りの乱流構造を抽出する手法を検討する。昨年度、乱流変動場に固有直交分解(POD)を適用することにより、大規模な乱流構造を抽出できることを明らかにした。その結果、建物高さ0.25倍の高さの水平断面を可視化すると、ブロック高さの6倍程度の長さの比較的大きな乱流構造が出現することがわかった。本年度はスペクトルPODを実行することにより、特定の周波数に対応する乱流構造の抽出を試みた。その結果、速度変動のエネルギースペクトルでピーク値をもつ比較的低い周波数と同じ周波数でスペクトルPODの周波数もピークを有することがわかった。そのピーク位置での乱流構造はPODで抽出した構造とほぼ同じであることが明らかになった。また、PODではわからなかった構造も抽出することができた。以上のように、スペクトルPODを適用することにより、立方体周りにおいて特定の周波数での大規模な乱流構造を抽出できることが明らかになった。
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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
本年度は当初動的モード分解（DMD）で乱流構造を抽出する予定であり、DMDでの乱流構造を抽出した。しかしながら、DMDより新たにプログラミングしたスペクトルPODのほうが適切な乱流構造を抽出することができることがわかった。抽出手法を変更したが、適切に乱流構造を抽出することができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度の研究は実施計画通りに、より実在の都市に近い形状においてPODおよびスペクトルPODにより乱流構造を抽出する予定である。
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