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2019 年度 実績報告書

ビッグデータに基づく建築物CFD風荷重算定法の高度化と耐風性能のアンサンブル推定

研究課題

研究課題/領域番号 17H01303
研究機関東京工業大学

研究代表者

田村 哲郎  東京工業大学, 環境・社会理工学院, 教授 (90251660)

研究分担者 河合 英徳  東京工業大学, 環境・社会理工学院, 助教 (00735376)
坪倉 誠  神戸大学, システム情報学研究科, 教授 (40313366)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード風荷重 / 耐風設計 / ビッグデータ / LES / アンサンブル推定
研究実績の概要

今年度は、CFD の特徴を活かしながら、スケールの異なる現象を組み合わせた風荷重関連の情報を獲得し、耐風性能の統計的推定の重要性を明らかにした。
まず、気象スケール事象と都市を組み合わせた融合解析について、気象ビッグデータを用いて、気象スケールでの大気境界層・突風の非定常な特性を取り入れながら、都市での工学的な風の変動特性に関するLESを実施した。建築物に強風が作用する場合の適切な流入変動風の流れを明らかにし、低周波乱流成分のエネルギー散逸過程を吟味した上で、都市・建築物へのインパクトを評価した。
また、大空間構造物における外部内部の連成流れと強風インパクトを把握し、大空間屋根構造物を対象にLESを実施し、大屋根の内外を行き来する流れの乱流特性から環境評価を行い、また強風時の風圧特性・応答を推定し、構造安全性を確認した。
さらに、実在都市(数10km 範囲)の中にある建築物に作用する風荷重に関し、都市の比較的広い領域をLES の解析対象として、その中に当該建築物まわりの狭い範囲の解析領域を重合させて、微細な格子生成を行い、二つの領域を組み合わせたLES 評価を実施し、広域で正確に再現された強風が当該建築物へ作用する場合の風荷重を算定した。
続いて、実被害例を対象とした強風・突風解析に基づくリスク評価と減災概念の導入をめざし、近年、不安定大気に基づいた強風・突風の災害に対する安全性確保が求められていることから、気象モデルとの融合により得られた計算結果の情報をまとめ、建築物の強度情報を組み合わせることで、推定値のばらつきまで考慮した減災のためのリスク評価法を示した。最後に、不確定性に基づく風荷重評価と設計用統計値を提示するため、風荷重評価に必要な各種推定値の不確定性に関する定量化を実施し、それらのばらつきに基づき、風速・風圧・風力・荷重のアンサンブル統計値を算定する方法を明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Large-eddy simulation study of Reynolds number effects on the flow around a wall-mounted hemisphere in a boundary layer2020

    • 著者名/発表者名
      Yong Cao, Tetsuro Tamura
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 32 ページ: 025109~025109

    • DOI

      https://doi.org/10.1063/1.5142371

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of aerodynamic instability for building using fluid structure interaction analysis combined with multi-degree-of-freedom structure model and large-eddy simulation2020

    • 著者名/発表者名
      Hasama Takamasa,Saka Toshihide,Itoh Yoshiaki,Kondo Koji,Yamamoto Manabu,Tamura Tetsuro,Yokokawa Mitsuo
    • 雑誌名

      Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics

      巻: 197 ページ: 104052~104052

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.jweia.2019.104052

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spanwise resolution requirements for the simulation of high-Reynolds-number flows past a square cylinder2020

    • 著者名/発表者名
      Cao Yong,Tamura Tetsuro,Kawai Hidenori
    • 雑誌名

      Computers & Fluids

      巻: 196 ページ: 104320~104320

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.compfluid.2019.104320

    • 査読あり
  • [雑誌論文] メソ気象モデルにより再現された風速場への高周波変動成分付加方法の提案 空間フィルタリング・リスケーリング手法の適用2020

    • 著者名/発表者名
      河合英徳,田村哲郎
    • 雑誌名

      日本建築学会構造系論文集

      巻: 85 ページ: 19~27

    • DOI

      https://doi.org/10.3130/aijs.85.19

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical Study of the 6 May 2012 Tsukuba Supercell Tornado: Vorticity Sources Responsible for Tornadogenesis2020

    • 著者名/発表者名
      Tao Tao, Tetsuro Tamura
    • 雑誌名

      Monthly Weather Review

      巻: 148 ページ: 1205~1228

    • DOI

      https://doi.org/10.1175/MWR-D-19-0095.1

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of tornado and near-ground turbulence using a hybrid meteorological model/engineering LES method2019

    • 著者名/発表者名
      Kawaguchi Masaharu,Tamura Tetsuro,Kawai Hidenori
    • 雑誌名

      International Journal of Heat and Fluid Flow

      巻: 80 ページ: 108464~108464

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.ijheatfluidflow.2019.108464

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of wall pressures and surface flow patterns on a wall-mounted square cylinder using very high-resolution Cartesian mesh2019

    • 著者名/発表者名
      Cao Yong,Tamura Tetsuro,Kawai Hidenori
    • 雑誌名

      Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics

      巻: 188 ページ: 1~18

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.jweia.2019.02.013

    • 査読あり
  • [雑誌論文] LES study on aerodynamics of auto-rotating square flat plate by IBM and SAMR2019

    • 著者名/発表者名
      Uchibori Kazuaki、Tamura Tetsuro
    • 雑誌名

      Journal of Fluids and Structures

      巻: 89 ページ: 108~122

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.jfluidstructs.2019.04.013

    • 査読あり
  • [学会発表] Numerical estimation of building damage in Tsukuba tornado 2012 using a hybrid meteorological mode/engineering LES method2019

    • 著者名/発表者名
      Masaharu Kawaguchi, Tetsuro Tamura, Hidenori Kawai, Wataru Mashiko
    • 学会等名
      10th European Conference on Severe Storms
    • 国際学会
  • [学会発表] Environmental Turbulence In Urban Boundary Layer -LES And Field Measurement-2019

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Kawai, Tetsuro Tamura, Hiroki Suyama, Dung Duong
    • 学会等名
      International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena
    • 国際学会
  • [学会発表] BCM-LES application to wind gust disaster under extreme meteorological events.2019

    • 著者名/発表者名
      Tetsuro Tamura, Masaharu Kawaguchi
    • 学会等名
      72nd Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics
    • 国際学会
  • [学会発表] Uncertainty quantification on aerodynamic characteristics of flow around square and corner-rounded cylinder with glancing angle2019

    • 著者名/発表者名
      Tsubasa Hamada, Tetsuro Tamura
    • 学会等名
      3 rd ECCOMAS Thematic Conference on Uncertainty Quantification in Computational Sciences and Engineering
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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