2018 Fiscal Year Research-status Report
都市街区内の風の揺らぎのメカニズムとガス拡散挙動の解明
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18K04471
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
道岡 武信 近畿大学, 理工学部, 准教授 (20371370)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 乱流 / 大気拡散 / 数値シミュレーション / 街区 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
都市街区内には乱流の理論では説明することができない低周波数の周期を有する流れ（風の揺らぎ）が存在することが次第に明らかになってきた。この風の揺らぎは都市内の汚染物質拡散に大きな影響を与える可能性がある乱流現象であるものの、その発生メカニズムおよび構造はほとんど分かっていない。本研究題目では、都市街区を対象に、詳細数値シミュレーションにより風の揺らぎの構造およびその発生メカニズムを解明することを目的とする。平成30年度の実施概要は以下の通りである。
理想的な都市街区を対象に詳細数値シミュレーション（ラージ・エディ・シミュレーション）を実施した結果、低周波数乱流変動（風の揺らぎ）が発生することがわかった。また、その低周波数乱流変動は、2列目の地表面近傍で形成され、風下に行くに従い低周波数乱流変動は発達し、7列目以降では一定の低周波数で運動することが明らかになった。しかしながら、なぜ2列目で生成されるのか、また、なぜ一定の周期で運動するのかは分かっておらず、今後詳細な検討が必要である。
風が一方向から吹く定常の条件下では，理想的な都市街区内の低周波数乱流変動が発生することが明らかになったが，実際の大気中には風向変動などの大きな変動が存在しており，風向変動が存在する流れ場において低周波数乱流変動の存在は明らにされていない．そこで，風向変動が街区内の乱流，特に低周波数乱流変動に及ぼす影響をラージ・エディ・シミュレーションにより検討した。その結果，風向変動を考慮した場合でも，街区内に低周波数乱流変動が生成されることが明らかになった。ただし，風向変動はその運動の周期に影響を与えるため、今後詳細を解明する必要がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定していた風洞実験は測定装置の不具合により実施することができなかったが、風洞実験で実施する街区形状を変更したときの検討は数値シミュレーションにより実施できているため、研究の進捗としてはおおむね順調に実施できている。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降は研究実施計画通りに、
(1)理想的な街区において低周波数の乱流変動の周期が街区のどのパラメータ（建物高さ、ストリート幅）に依存しているのかを詳細数値シミュレーション結果より明らかにする。
(2)都市内の汚染物質拡散に着目し、風の揺らぎが汚染物質拡散に及ぼす影響を検討する。
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| Causes of Carryover |
（理由）
当初予定していた風洞実験が測定機器の不具合のため実施できなかったため、風洞実験で使用する実験消耗品等を購入しなかったためである。
（使用計画）
風洞実験で実施する予定であった検討を数値シミュレーションで実施することを予定している。そのためにはワークステーションがもう1台必要であるため、次年度の予算と合算して購入することを計画している。
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