煙・火災流等の圧縮性高浮力乱流の乱流モデルの開発

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04452249
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 加藤 信介 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (00142240)
• 研究分担者: 持田 灯 東京大学, 生産技術研究所, 講師 (00183658) ; 村上 周三 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (40013180)
• キーワード: 火災 / 密度変化 / 圧縮性 / 高浮力流れ / 煙流動 / 数値解析 / 模型実験 / LDV

研究概要

前年度は、レーザードップラー流速計による圧縮性高浮力乱流の変動風速計測法と線径12μmの極細熱電対による変動温度計測法を開発した。さらに、変動風速と変動温度の相関計測法の開発を行いその精度を確認した。
本年度は本計測システムを応用し、3次元モデル火災室内の高温自然対流に関する模型実験を行い、平均風速,平均温度の他、レイノルズストレス、乱流ヒートフラックス等の各種乱流統計量を高精度かつ詳細に測定した。このような高温高浮力流れ場における乱れ性状を詳細に測定した例はかつてなく、本実験データは、圧縮性高浮力乱流の数学モデルを検討するための貴重なデータとなった。
また、実験とともに、本実験を対象とした数値シミレーションも行った。数値シミュレーションは、前年度に検討した簡易圧縮性乱流モデル及び密度変動を考慮した乱流モデル(Humphreyらのモデル)に基づくものであり、さらにこれに放射連成計算、温度成層下での乱れの減変を考慮した新たなモデルを組み込むことにより、実験結果と良い対応が得られ、数値シミュレーションの妥当性が確認された。

研究成果

• [文献書誌] 義江龍一郎,村上周三,加藤信介,大竹秀明,山田常圭: "密度変化を伴う高浮力流れの数値シミュレーションに関する研究(その8)鉛直加熱壁近傍の自然対流に関する実験とシミュレーション(△T=43℃の場合)" 日本建築学会大会学術講演梗概集(関東). 741-742 (1993)
• [文献書誌] 大竹秀明,村上周三,加藤信介,義江龍一郎,山田常圭: "密度変化を伴う高温浮力流れの数値シミュレーションに関する研究(その9)鉛直加熱壁近傍の自然対流に関する実験とシミュレーション(△T=404℃の場合)" 日本建築学会大会学術講演梗概集(関東). 743-744 (1993)
• [文献書誌] Shinsuko Kato,Shuzo Murakami,Ryuichiro Yoshie: "Experimental and Numerical Study on Natural Convection with Strong Density Variation along a Heated Vertical plate." 9th Symposium on turbulent shear flows. 2. 12-5-1-12-5-6 (1993)
• [文献書誌] 加藤信介,村上周三,義江龍一郎: "鉛直加熱壁近傍の2次元層流解析 密度変化を伴う高浮力流れの数値シミュレーションに関する研究第1報" 日本建築学会計画系論文報告集 第449号. 19-27 (1993)
• [文献書誌] 林吉彦,村上周三,加藤信介,義江龍一郎,曽潔: "密度変化を伴う高温高浮力流れの数値シミュレーションに関する研究(その11)単室火災モデルにおける熱気流の予備シミュレーション" 空気調和・衛生工学会学術講演会講演論文集(大阪). 109-112 (1993)
• [文献書誌] 義江龍一郎,村上周三,加藤信介: "密度変化を伴う高温高浮力流れの数値シミュレーションに関する研究(その12)単室火災室モデルにおける各種乱流統計量の測定" 日本建築学会関東支部研究報告集. 237-240 (1993)