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2013 年度 実績報告書

複雑都市キャノピーによる乱流が運動量スカラー輸送に及ぼす物理機構の解明とモデル化

研究課題

研究課題/領域番号 25289196
研究種目

基盤研究(B)

研究機関九州大学

研究代表者

谷本 潤  九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (60227238)

研究分担者 萩島 理  九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (60294980)
池谷 直樹  九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 助教 (70628213)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード風洞実験 / Large Eddy Simulation / 運動量輸送 / スカラー輸送 / 都市キャノピー
研究概要

実在都市の複雑性を考慮した幾何パラメータと運動量・スカラー輸送効率との普遍関係に関する検討;2つの境界葬型風洞実験装置を用いて,様々な都市幾何形状と想定して,建物配列,個々の建物のアスペクト比,フェッチ長さ等の異なる条件下でバルク運動量輸送係数Cd及びスカラー輸送係数Ceと風速,スカラー(水分)濃度(湿度)詳細プロファイルデータを測定してきた結果をデータベース化した.これら広範な実験データを踏み,さらに運動量,エネルギーの収支構造を理論的に考察することで,都市粗度群空気力学パラメータの同定方法,特に粗度要素の取り扱いに関する基礎的検討を加えた.
スカラー輸送に及ぼすフェッチの影響に関する系統的風洞模型実験;粗度配列の系統的変化のみならず,建物型空地を完全乾き面とし,これをあたかも建物配列のように建ぺい率に応じて平面配列する条件(運動量輸送に関しては滑面)を加え,さらにテストセクション前面の吹走フェッチ濡れ面長さを変えた条件で系統的模型実験を行い,スカラー輸送と建物形状,フェッチの影響との普遍関係を特定し,これらの条件を包含したSh数とRe数,Sc数との無次元関係に関する検討を加えた.
都市キャノピーによる非定常乱流場に関するPIV計測;風洞内に乱流可視化装置を競ったアップし,高アスペクト比模型群周囲の非定常乱流場に関するPIV計測を行い,都市キャノピーのReynolds応力輸送に付与する非定常性に関するモデル化の足掛かりを得た.
Large Eddy Simulation(LES)を主とするCFDによる都市キャノピーによる運動量スカラー輸送の再現;都市キャノピーによる運動量輸送への空気力学的影響の結果として,街区の空気交換(換気)効率,街路歩行者空間レベルの風環境が変容を受ける.このような応用的motivationからLESLやRANSを用いたCFDによる数値実験を行い,換気効率や街路レベルの温熱環境強化のための基礎資料を得た.

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

初年度に予定していたサブテーマのミッションは全て取りかかり,一部その結に至っていない部分もあるが,応用研究(CFDを適用した街路空間の風環境評価や街区レベルの換気効率評価)に関しては年度を先行して進捗している部分もあるので,上記の自己評価が妥当であると考えられる.

今後の研究の推進方策

年度計画に従い,風洞模型実験の遂行とCFDによる数値実験およびPIVを適用した可視化と乱流構造の特定を併走して推進し,当初の全体計画を達成できるように進める予定.

次年度の研究費の使用計画

都市キャノピーの乱流機構解明のための可視化,Reynolds応力高精度測定のためハイスピードカメラ(Phantom)を研究2年度目に導入するために計画的に拘置した.
都市キャノピーの乱流機構解明のための可視化,Reynolds応力高精度測定のためハイスピードカメラ(Phantom)を研究2年度目に導入する予定.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2013 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Particle image velocimetry measurement of unsteady turbulent flow around regularly arranged high-rise building models2013

    • 著者名/発表者名
      Sato,T., Hagishima,A., Ikegaya,N., Tanimoto,J.
    • 雑誌名

      International Journal of High-Rise Buildings

      巻: 2 (2) ページ: 105-113

    • DOI

      http://catalog.lib.kyushu-u.ac.jp/recordID/1434330

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Omar Abdul Rahman; Wind-induced natural ventilation in typical single story terraced houses in Malaysia2013

    • 著者名/発表者名
      Mohamad Mohd Faizal1, Hagishima,A, Tanimoto,J., Ikegaya,N.
    • 雑誌名

      Proc. of 13th Building Simulation 2013

      巻: 13 ページ: CD-ROM

    • DOI

      http://www.ibpsa.org/?page_id=292

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stochastic characteristics of thermal load in a single dwelling in a residential building based on building energy simulation coupled with a sub-model for considering variation on behavior schedules of residents2013

    • 著者名/発表者名
      Hagishima,A, Tanimoto,J., Ikegaya,N., Mitsuyasu,S.
    • 雑誌名

      Proc. of 13th Building Simulation 2013

      巻: 13 ページ: CD-ROM

    • DOI

      http://www.ibpsa.org/?page_id=292

    • 査読あり
  • [学会発表] 都市歩道空間の風環境評価のためのLarge-Eddy Simulation

    • 著者名/発表者名
      池田恭彰,萩島理,池谷直樹,谷本潤,RazakAzli
    • 学会等名
      第27回数値流体力学シンポジウムCFD2013
    • 発表場所
      名古屋大学
  • [学会発表] 都市キャノピー上空の乱流構造が運動量輸送に及ぼす影響の解明

    • 著者名/発表者名
      池谷直樹,萩島理,谷本潤
    • 学会等名
      第27回数値流体力学シンポジウムCFD2013
    • 発表場所
      名古屋大学
  • [学会発表] 都市粗度群空気力学パラメータの同定方法に関する考察

    • 著者名/発表者名
      池谷直樹,萩島理,谷本潤
    • 学会等名
      日本建築学会大会(北海道)学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
  • [学会発表] 高アスペクト比模型群周囲の非定常乱流場に関するPIV計測

    • 著者名/発表者名
      佐藤幹,萩島理,谷本潤,池谷直樹
    • 学会等名
      ,日本建築学会大会(北海道)学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
  • [学会発表] 都市大気境界層上空の対数領域における空気力学パラメータ同定方法の考察

    • 著者名/発表者名
      池谷直樹,萩島理,谷本潤
    • 学会等名
      日本風工学会年次研究発表会
    • 発表場所
      北海道大学

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公開日: 2015-05-28  

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