自然風に近い乱流構造が再現できる"風の数値シミュレーター"の開発研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14750470
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 曹 曙陽 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (00334532)
• キーワード: 強風乱流 / 数値シミュレーション / 地表面粗度 / 自然風 / 大気安定度

研究概要

本研究の目的は、地表面粗度や大気安定度の変化に対応でき、且つより自然風に近い変動流入風を作成できる"風の数値シミュレーター"の開発である。これは大気乱流境界層の性質を表す乱流統計量の空間分布のほかに、大気乱流境界層に含まれている瞬間的な乱流構造も再現できるものである。
本年度では以下の研究を行った。
1.異なる地表面粗度に対応する乱流境界層のシミュレーション
前年度では、一様ラフネスブロック配置とランダム配置の2種類のラフネスブロック状態を考え、ラフネスブロックの配置状態やラフネス密度による乱流境界層の性質の変化を調べていたが、今年度では、前年度の結果を踏まえて、異なる地表面粗度をもつ乱流境界層のシミュレーションを行った。実験結果と比較することにより、シミュレーションで得られた変動流入風の性質と妥当性を示した。
2.二次元丘陵地まわりの乱流特性に関する研究
本研究の応用として、得られた変動流入風を用い、二次元丘陵地まわりの流れのシミュレーションを行った。二次元丘陵地まわりの乱流構造に与える変動流入の影響や地表面粗度の役割を研究するとともに、工学的に重要である風の増速率への地表面粗度の影響を示した。

研究成果

• [文献書誌] Shuyang CAO, Tetsuro TAMURA, Takako SHINDOU: "DNS of turbulence characteristics of wind over a two-dimensional hill shape model with surface roughness"11th International conference on Wind Engineering. 2655-2662 (2003)
• [文献書誌] Tetsuro TAMURA, Shuyang CAO, Takako SHINDOU: "TURBULENCE STRUCTURES OF FLOW OVER A TWO-DIMENTIONAL HILL-SHAPED MODEL"4th ASME/JSME Joint Fluids Engineering Conference. 1-8 (2003)
• [文献書誌] 曹曙陽, 田村哲郎: "二次元丘陵まわりの乱流特性に及ぼす地表面ラフネスブロックの影響に関するDNS"日本建築学会2003年度大会(東海)学術講演会. 101-102 (2003)
• [文献書誌] 曹曙陽, 田村哲郎, 海老澤明寛, 坪倉誠: "ラフネスブロック上に発達する安定・不安定温度成層乱流境界層に関する実験的研究"日本流体力学会年会2003講演論文集. 144-145 (2003)