| 研究課題/領域番号 |
17K01315
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| 研究機関 | 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所 |
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研究代表者 |
岡 秀行 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (80399518)
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| 研究分担者 |
岡 泰資 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 准教授 (10240764)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 天井流 / 火災熱流動 |
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| 研究実績の概要 |
火災時に煙を伴って上昇する熱気流が天井面で向きを変え，天井面に沿って拡がる天井流は火災感知器やスプリンクラー設備の作動に影響を与えるため，火災に伴う熱流動の素過程としてこれまで広く研究されてきている。平成29年度はトンネルや長い廊下で生じた天井流に着目し，側壁の影響を受けて通路長手方向に流れる射流域から，密度不連続を経て天井流の厚みが概ね一定となる常流域に至る簡易的な理論モデルについて考察を行った。これまで主に常流域を対象に密度不連続の生成位置を参照点とし，その点での温度を参照温度として半理論的な温度減衰式がいくつか提案されている。しかしながら，物理的に意味のある形で参照点及び参照温度を求める方法は示されておらず，閉じた方程式系としてモデル化されていない。また、天井面における摩擦及び熱損失を考慮したモデルはいくつか提案されているものの，天井流と接している通路側壁部分の影響も考慮し、かつ射流域から常流域までを順次系統的に求めることができる簡易理論モデルは存在していない。そこで本研究課題では、これらの問題点を克服した新規モデルを開発した。大型旅客船には細長い通廊が存在し，その断面は自動車用トンネルとは異なり，アスペクト比（高さ／幅）が1より大きい場合が多いため、断面のアスペクト比が1より大きな模型トンネルを用いた実験結果と比較し、モデルの妥当性を調べた。その結果、射流域においては天井流の速度、温度及び厚みに対する側壁の影響はあまり大きくないものの，常流域では側壁の影響の有無により温度及び速度共に減衰傾向に有意な差異が見られ，特に温度減衰については側壁の影響を考慮した場合の方が実験結果を良く再現することが分かった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究課題では、浅水方程式に基礎を置く天井流の理論モデルを多次元に拡張することを目標としており、その第一段階である一次元流れについて解析したところ、実験結果を良く再現する結果が得られた。研究開始年度から有意義な結果が得られており、国際会議で研究成果を発表するまでに至っているため、概ね順調に進展していると評価している。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は一次元流れの近似解析解を導出し、実験結果と比較する。このような基盤となる成果を踏まえて多次元へ拡張し、ひいては天井面の梁などの障害物の影響を考慮した実用モデルへと発展させていく予定であり、計画の変更等は考えていない。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成29年度に計算機を購入する計画であったが、研究の進捗の関係上既設の計算機でも対応可能であることが分かり、平成30年度の購入でも研究計画の遂行に問題が生じないため。
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