市街地風環境の組織的非定常変動を再現可能な実用的ＲＡＮＳ解析手法の構築

• 研究課題/領域番号: 25420616
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 建築環境・設備
• 研究機関: 新潟工科大学
• 研究代表者: 富永 禎秀 新潟工科大学, 工学部, 教授 (00278079)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 市街地風環境 / 非定常変動 / CFD / RANS / 風環境 / 市街地 / 汚染質拡散 / ＣＦＤ / ＲＡＮＳ / 非定常 / 建物周辺気流 / 組織的非定常変動 / 乱流変動 / URANS / 風洞実験

研究成果の概要

現在一般的であるRANS（レイノルズ平均を施した運動方程式を解く乱流のモデル化方法）の定常解析では再現できない、建物周辺の渦放出等に伴う組織的な変動を、非定常解析（Unsteady RANS; URANS）によって再現することによって弱風領域の予測精度の向上を目指した。複数の流れ場・拡散場を対象に、定常解析（Steady-RANS; SRANS）及び実験結果との比較に基づく性能評価を行った。εの輸送方程式に付加項を組み込むことで、周期的な変動を再現することに成功した。その結果、URANSの適用により建物後方の循環流や乱流エネルギー、濃度分布の予測精度が大きく向上することを確認した。

研究成果

• [国際共同研究] コンコルディア大学(カナダ)
• [雑誌論文] Flow around a high-rise building using steady and unsteady RANS CFD: Effect of large-scale fluctuations on the velocity statistics (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshihide Tominaga
  • 雑誌名: Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 巻: 142 ページ: 93-103
  • DOI: 10.1016/j.jweia.2015.03.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Air flow around isolated gable-roof buildings with different roof pitches: Wind tunnel experiments and CFD simulations (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshihide Tominaga，Shin-ichi Akabayashi, Takuya Kitahara, Yuki Arinami
  • 雑誌名: Building and Environment 巻: 84 ページ: 204-213
  • DOI: 10.1016/j.buildenv.2014.11.012
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] CFDに基づく市街地の汚染質・熱拡散の予測手法に関する研究：非定常RANS解析の汚染質拡散への適用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 富永禎秀
  • 学会等名: 日本建築学会大会（九州）学術講演会
  • 発表場所: 福岡大学
  • 年月日: 2016-08-24
• [学会発表] CFD simulations of near-field dispersion around isolated cubical buildings: Evaluation of URANS (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshihide Tominaga, Ted Stathopoulos
  • 学会等名: 8th International Colloquium on Bluff Body Aerodynamics and Applications (BBAA VIII)
  • 発表場所: Northeastern University, Boston, Massachusetts, USA
  • 年月日: 2016-06-07
  • 国際学会
• [学会発表] CFD simulation of flowfield around a high-rise building: Model evaluation of URANS (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshihide Tominaga
  • 学会等名: 6th International Symposium on Computational Wind Engineering (CWE2014)
  • 発表場所: Hamburg, Germany
• [備考] 都市環境・風工学研究室（富永研究室）ホームページ
  • URL: http://www.ytomi.net/tomilab/
• [備考] 新潟工科大学（建築学科） 都市環境・風工学研究室 富永研究室
  • URL: http://www.ytomi.net/tomilab/