2005 Fiscal Year Annual Research Report
汚染物および二酸化炭素の植裁内での拡散・吸収のための乱流モデル作成に関する研究
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17560531
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
平岡 久司 京都大学, 学術情報メディアセンター, 助教授 (80115922)
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| Keywords | 流体工学 / モデル化 / 大気汚染防止・浄化 / シミュレーション工学 / 建築環境・設備 |
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| Research Abstract |
植生を有する流れ場のLESモデルについてのこれまでの研究を調べた結果、これまでのLESモデルは基礎式(連続の式とNavier-Stokes式)から導出していないことが明らかになった。そのため、本研究ではLESモデルの作成において基礎式から導出する方法を用いた。また植生の体積(時間変化をも含む)をも考慮したモデル化を行った。モデル化の方法は以下のようにした。[1]連続の式とNavier-Stokes式をフィルタリングする。フィルタリングされた連続の式に表れる植生の表面速度をフィルター内で平均化して、grid scaleでの連続の式を導出した。grid scaleでの連続の式には植生の平均表面速度と植生の体積変動の項が加わった。フィルタリングされたNavier-Stokes式には、植生による抗力項とsubgrid scaleのReynolds stress項が未知数として生じる。植生による抗力項は抗力係数、葉面積密度、および相対風速(風速と植生の速度との差)で表した。subgrid scaleのReynolds stress項は1方程式LESモデルの形式を用いて、代表長さとsubgrid scaleの乱流エネルギーで表した。[2]subgrid scaleの乱流エネルギー式をNavier-Stokes式から導出した。また、運動エネルギー保存式からも導出し、双方から導出したsubgrid scaleの乱流エネルギー式が同じであることから、subgrid scaleの乱流エネルギー式が正確であることを確かめた。ここで、wake production項は解析的に導出できることが明らかになった。また、wake dissipation項は生じないことも明らかとなった。[3]subgrid scaleの粘性散逸式をNavier-Stokes式から導出した。導出された粘性散逸式の各項のオーダー比較を行うことにより、粘性散逸式には植生の効果は直接的には現れないことを確かめた。[4]subgrid scaleの乱流エネルギー式をモデル化した。粘性散逸率と乱流拡散項のモデル化は従来のモデル化に従った。植生の効果に関しては、植生表面の速度をフィルター内の植生の平均表面速度と近似化することにより完結したモデルとした。[5]植生の速度の振動方程式は現時点では2次元平面内での振動方程式を導出した。今後3次元の振動方程式を導出する予定である。振動方程式には、軸の引張、圧縮と応力の関係にRayleigh dampingを導入し、振動を抑制する項を加えた。
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Research Products
(5 results)
