| 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 |
曹 曙陽 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (00334532)
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 |
わが国のように欧米の大陸に比べて国土の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、予め想定された比較的単純な地形に対してだけでも、強風への影響評価が行われてきた。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その実現に向けて有効な手法と判断される。ただし建築物の安全性の確保のためには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。複雑地形に対する乱流数理モデルとして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.都市域での地表境界条件のモデル化
都市の構成要素である建築物の種類によっては地表被覆状態が変化する。特に建築物の高さに関しては、地表のラフネス効果が異なり、また対象とする都市によっては地形の起伏の影響も受ける。こういった都市域での地表境界条件のモデル化を行った。
2.地形の影響を受けた接地大気のガスト構造の解明
乱流状態となっている大気境界層が複雑地形上を吹走する時、乱流構造が影響を受けて特にガスト構造が変化する。実際の地形を類型化し、その周辺の流れ特性を風洞実験により検討すると共に、前年度開発された風外乱シミュレータによって生成された種々の乱流流入条件に基づきシミュレーションを実施し、両者の結果を比較しながらガスト構造を明らかにした。
3.複雑地形上の建築構造物への風作用評価と耐風設計資料の提示
複雑地形を対象に上記の数理モデルによるシミュレーションを実施した。特に地表の粗滑の影響に着目しながら成果をまとめ、建築物に与える地形の影響に関する耐風設計資料を提示した。
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