火災風洞実験とCFD解析を用いた市街地火災時の火の粉による延焼メカニズム

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14350332
• 研究機関: 独立行政法人建築研究所
• 研究代表者: 林 吉彦 独立行政法人建築研究所, 防火研究グループ, 上席研究員 (70212157)
• 研究分担者: 佐賀 武司 東北工業大学, 工学部・建築学科, 教授 (50085437) ; 大岡 龍三 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (90251470) ; 加藤 信介 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (00142240) ; 岩見 達也 国土技術政策総合研究所, 都市研究部, 研究員 ; 大宮 喜文 東京理科大学, 理工学部・建築学科, 専任講師 (10287469)
• キーワード: 火の粉 / 跳躍延焼 / 飛び火 / 火災風洞実験 / CFD / 市街地火災

研究概要

市街地火災に備えて、延焼防止策を講じたり、広域避難場所の安全性について確認しておく必要があるが、まず初めに、市街地火災性状そのものを把握しておかなければならない。市街地火災は、強風下で被害を増大させるため、火災性状と風との関係を把握することが特に重要となる。有風下の市街地火災の延焼要因としては、開口噴出火炎などからの接炎、火炎からの放射伝熱、熱気流からの対流伝熱のほか、火の粉による跳躍延焼を挙げることができる。この内、火の粉による延焼加害性については、火の粉が発生し、延焼に至るまでの過程に、工学的にはモデル化しにくい多くの要因があり、系統的、工学的研究が十分に進められてきたとは言えない。火の粉は、(1)発生、(2)飛散、(3)着床着火の3つのフェーズに分類される。この中で、飛散に関しては、火炎から遠く離れた領域までが視野に入ってくるが、このような領域では、気流温度はそれほど高くはなく、ほとんど流れ性状だけが問題となることから、火の粉の飛散範囲を予測するには、CFD(計算流体力学)の適用が有効と考えられる。以上を踏まえ、平成14年度は、火の粉の飛散範囲をCFDを用いて予測し、火の粉飛散に関する実態調査を参照しながら考察を行った。飛散中の火の粉の運動に関しては、乱流拡散による確率論的挙動を記述するために、火の粉の運動をランダムウォークとみなし、速度ベクトルで決まる決定論的軌跡からずれる確率を乱流エネルギーから算定し、モンテカルロ法でモデル化を行った。火の粉を重力沈降する通常の気中浮遊微粒子として連続体近似によってモデル化する従来の方法に比べて、実際状況に即して、5cm〜30cmの火の粉が数十m〜数百mの範囲で飛散する状況を予測することが可能になった。また、平行して、実スケールの防火木造家屋を用いた火災風洞実験を実施し、火災進展と火の粉発生との時系列的な関係を定量的かつ定性的に把握した。

研究成果

• [文献書誌] 吉岡英樹, 林吉彦, 大宮喜文, 岩見達也, 佐賀武司, 加藤信介, ほか: "火災家屋からの火の粉の発生性状に関する実規模火災風洞実験"日本建築学会関東支部研究報告集. I. 495-498 (2003)
• [文献書誌] 林吉彦, 大宮喜文, 岩見達也, 佐賀武司, ほか: "火の粉の飛散範囲に関する数値シミュレーション(その1、その2)"日本建築学会関東支部研究報告集. I. 487-494 (2003)
• [文献書誌] 林吉彦, 大宮喜文, 岩見達也, 佐賀武司, ほか: "火の粉の飛散範囲に関する数値シミュレーション"日本建築学会技術報告集. 第17号. 199-204 (2003)
• [文献書誌] 大宮喜文, 林吉彦, 岩見達也: "市街地火災の延焼シミュレーションモデル"日本建築学会建築雑誌. 第118号第1505号. 42-43 (2003)
• [文献書誌] 林吉彦, 大宮喜文, 岩見達也, 佐賀武司, 加藤信介, 大岡龍三, ほか: "火の粉の飛散範囲に関する数値シミュレーション(その1、その2)"日本火災学会研究発表会概要集. (発売予定). (2003)
• [文献書誌] 林吉彦, 大宮喜文, 岩見達也, 佐賀武司, 加藤信介, 大岡龍三: "火の粉の飛散範囲に関する数値シミュレーション(その1、その2)"日本風工学会年次研究発表会. (発売予定). (2003)