移動型火災施風の挙動に地表粗度とその配置が与える影響

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650504
• Research Institution: Utsunomiya University
• Principal Investigator: 池田 裕一 宇都宮大学, 工学部, 助教授 (20202898)
• Keywords: 火災 / 火災旋風 / 渦 / プルーム / 可視化 / 画像処理 / 上昇流

Research Abstract

移動型火災旋風の特徴をとらえるため、可視化実験の容易な水路実験で、火災旋風に類似の現象を再現した。具体的には、水路の流れ(一般風に相応する)の中に水路の床面から噴流(火災による上昇流を模した)を放出した。噴流の放出口の形状は、火災旋風が起きやすいといわれる「コ」の字型とした(右側が上流)。流れの様子は、染料で可視化して観察するとともに、その画像をコンピュータで処理して流速場を算出し、定量的な特徴も捉えるようにした。その結果、3つの特徴が見られた。
1.水平面内の流れの特徴として、「コ」の字の放出口の下流端付近から、カルマン渦に似た渦が左右交互に放出されるのが見られた。その渦度は、渦の流下とともに減衰していく様子が定量的に確かめられた。
2.その渦の流下にともない、底面から上昇流が発生していることが確認された。これは火災を模した上昇流ではなく、渦の流下とともに増加して一定値をとる傾向を見せた。ただし渦自体は減衰していくので、上昇流もやがて消失すると予測されるが、今回の実験ではそこまで確認できなかった。
3.火災を模した上昇流の両側やや上方には、流下方向に軸を持つ定常的な回転流が確認された。その渦度は流下とともに減衰していたが、回転する領域は拡大していた。この回転流は、底面からの上昇流が一般流より下流方向に曲げられた際に発生したものと考えられる。