2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a downburst simulator and its application to wind resistant design of buildings
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15H04071
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
植松 康 東北大学, 工学研究科, 教授 (60151833)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
奥田 泰雄 国立研究開発法人建築研究所, その他部局等, 研究員 (70201994)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ダウンバースト / シミュレーター / 非定常性 / ピーク風圧分布 / 最大瞬間風速分布 / 実験 / 数値流体計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成27年度および28年度の2か年に亘って改良を重ね、送風機を一定速度(最大2m/s)で移動させながら指定した場所で瞬発的噴流を発生させることができるようなダウンバーストシミュレータを完成させた。これにより、静止した状態で瞬発的噴流を発生させる「噴流ダウンバースト」、定常的な噴流が一定速度で移動する「移動ダウンバースト」、送風機が一定速度で移動しながら瞬発的な噴流を発生させる「移動・噴流ダウンバースト」を再現することが可能となった。幾何学的縮尺率は約1/2000である。最大瞬間風速分布に関する実験データと既往の実測データとの比較により、概ね実際のダウンバースト気流を再現できていることを確認した。
次に、このシミュレータを用いて40m(幅)×40m(奥行)×20m(高さ)の大きさを有する陸屋根建築物に作用する風圧分布の測定を行った。あわせて境界層乱流を用いた実験も行い、ダウンバーストによる風圧の大きさおよび分布は通常の耐風設計で想定しているものとは異なることを明らかにした。
また、寸法を2倍にした建物模型および同じ平面形でアスペクト比を１～4に変化させた模型を用いて実験を行い、ダウンバーストによる風圧分布や風力に及ぼすそれらの影響を定量的に明らかにした。ダウンバーストによる風速のプロファイルと建物高さとの関係で、風圧や風力の特性も大きく変化することが示された。
実験に続いてLESを用いたCFDモデルの開発を行った。「噴流ダウンバースト」および「移動・噴流ダウンバースト」について、風速分布に関する実験結果との比較を行い、CFDモデルの妥当性を検証した。その上で、建物に作用する風圧・風力の特性を詳細に把握した。このCFDモデルにより、実験では測定できない詳細な風圧分布も精度よく把握することが可能であり、耐ダウンバースト設計を検討する上で、有用なツールになるといえる。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(6 results)
