| 研究課題/領域番号 |
12450222
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
田村 哲郎 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (90251660)
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| 研究分担者 |
坪倉 誠 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 講師 (40313366)
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| キーワード | 風外乱 / 複雑地形 / シミュレーション / LES / SGS乱流モデル / ガスト / 時空間構造 / 接地大気 |
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| 研究概要 |
地形が険しく複雑であると、場所によっては風の流れが歪められて予想外に高い風速にするので構造物の被害を招くことが度々ある。そのため、構造物の耐風設計には地形性強風の評価が重要課題であり、これまで比較的単純な地形に対する影響が調べられてきた。しかしながら、実在する地形ははるかに複雑であり、その影響評価は一つひとつ対応するのが本来の方法であろう。したがって数値モデルによる予測は、実験模型を一つひとつ再現する実験的手法の手間を考えると有効な手法と判断される。ただし防災的な観点から風速の瞬間的なピーク値(ガスト)を予測するものでなければならない。ここでは時々刻々変化する流入風速を発生する風外乱シミュレータを開発し、複雑地形まわりの乱流のLES非定常計算を実現し、接地大気のガストの時間的ならびに空間的構造を解明することをめざした。以下に本年度得られて成果を示す。
1.複雑地形の変化に対応できる乱流数理モデルの開発
複雑な形状まわりの乱流のシミュレーションを行うことを想定し、まず一般座標系を導入して様々な物理的な観点からの保存則を満たした数値スキームを構築し、乱流数理モデルを開発した。
2.SGSモデルの構築用および検証用データの取得
熱的効果も含めた乱流境界層の風洞実験データに基づき、安定・不安定の大気境界層の乱流構造を把握し、また都市部を想定した粗の地表面上の乱流強度と乱れのスケールなどの統計量をまとめた。
3.風外乱シミュレータの開発
対象とする解析領域とは別に、大気乱流境界層に対応した計算領域を設定し、大規模流体解析用計算機を用いた数値シミュレーションを実際に行うことで、境界から流入させる変動風を作成した。
4.大気境界層・接地境界層の複合SGSモデルの提案
接地境界層における機械的擾乱と熱的擾乱の二種類の擾乱に対応できる複合的なSGSモデルの構築を進めた。
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