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2016 年度 実績報告書

都市高層建物が作る大規模乱流構造に関する数値解析的研究

研究課題

研究課題/領域番号 26420492
研究機関東京工業大学

研究代表者

稲垣 厚至  東京工業大学, 環境・社会理工学院, 助教 (80515180)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード都市大気境界層 / 大規模乱流構造 / 格子ボルツマン法 / 水平ロール渦 / LES
研究実績の概要

高層建物の後流が作り出す筋状の乱流構造が風下数km に渡り持続することがこれまでの観測及び数値実験により指摘されている.本研究では,Large Eddy Simulation を用いて高層建物がトリガーとなって生じる大規模乱流構造の性質について検討した。
これに対して一様流入条件から発達する都市大気乱流の数値計算を実施した。建物形状を陽的に表現することができる格子解像度(2m)で、境界層が十分に発達できる計算領域(19.6km x 4.6km x 1km)を確保した、大規模数値計算を実施した。都市表面を加熱した場合と非加熱の場合の計算を実施し、大気安定度が中立及び不安定の場合について検討を行った。
得られた結果より、地表面加熱条件に依らず、高層建物が筋状の大規模組織構造を作り出す傾向があるものの、その大きさは地表面条件に依らずに、境界層高度及び、水平風速シアの強さで概ね規定されることを示した。不安定な大気安定度では浮力及び水平シアによって作られる水平ロール渦が作られるものの、地表面近傍の対数則が支配的である接地境界層内では中立大気安定度と同様に、卓越する筋状乱流構造の大きさが大気境界層高度及び水平シアで規格化されることを示した。また、一様建物群の中に置かれた高層建物が作る乱流組織構造の特性(大きさ及び乱流強度)について検討を行った。以上より、高層建物は大規模乱流構造発生のトリガーとなって風下数kmに渡って影響を及ぼすものの、建物固有の特性はすぐに失われることを示した。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件)

  • [国際共同研究] Leibniz University of Hannover(Germany)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Leibniz University of Hannover
  • [雑誌論文] A numerical study of turbulence statistics and the structure of a spatially developing boundary layer over a realistic urban geometry2017

    • 著者名/発表者名
      Inagaki A, Kanda M, Huda AN, Yagi A, Onodera N, Aoki T
    • 雑誌名

      Boundary-Layer Meteorology

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1007/s10546-017-0249-y

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Large Eddy Simulation of the Gust Index in an Urban Area using the Lattice Boltzmann Method2017

    • 著者名/発表者名
      Huda AN, Inagaki A, Kanda M, Onodera N, Aoki T
    • 雑誌名

      Boundary-Layer Meteorology

      巻: 163(3) ページ: 447-467

    • DOI

      10.1007/s10546-017-0233-6

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nature of Streaky Structures Observed by a Doppler Lidar2017

    • 著者名/発表者名
      Yagi A, Inagaki A, Kanda M, Fujiwara C, Fujiyoshi Y
    • 雑誌名

      Boundary-Layer Meteorology

      巻: 163(1) ページ: 19-47

    • DOI

      10.1007/s10546-017-0233-6

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 不安定都市大気境界層の乱流組織構造2016

    • 著者名/発表者名
      稲垣厚至,Meral Yucel,神田学,Micha Gryschka
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2015
    • 発表場所
      名古屋工業大学
    • 年月日
      2016-09-26 – 2016-09-28
  • [学会発表] Evaluation of the outer-layer scaling in a developing urban boundary layer using lattice Boltzmann method.2016

    • 著者名/発表者名
      Inagaki A, Huda AN, Yagi A, Kanda M, Onodera N, Aoki T
    • 学会等名
      22nd Symposium on Boundary Layers and Turbulence
    • 発表場所
      Salt Lake City
    • 年月日
      2016-06-20 – 2016-06-24
    • 国際学会
  • [学会発表] Boundary-Layer Development with Buoyancy-Driven Flows over a Built-Up Area in Istanbul2016

    • 著者名/発表者名
      Yucel M, Inagaki A, Kanda M
    • 学会等名
      22nd Symposium on Boundary Layers and Turbulence
    • 発表場所
      Salt Lake City
    • 年月日
      2016-06-20 – 2016-06-24
    • 国際学会
  • [学会発表] The Height of Surface Layer Observed by Doppler Lidar in a Coastal Area of Tokyo2016

    • 著者名/発表者名
      Oda R, Inagaki A, Yagi A, Kanda M, Fujiyoshi Y
    • 学会等名
      22nd Symposium on Boundary Layers and Turbulence
    • 発表場所
      Salt Lake City
    • 年月日
      2016-06-20 – 2016-06-24
    • 国際学会
  • [学会発表] Scaling of Streaky Structures Observed by a Doppler Lidar2016

    • 著者名/発表者名
      Yagi A, Inagaki A, Kanda M, Fujiwara C, Fujiyoshi Y
    • 学会等名
      22nd Symposium on Boundary Layers and Turbulence
    • 発表場所
      Salt Lake City
    • 年月日
      2016-06-20 – 2016-06-24
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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