2014 Fiscal Year Annual Research Report
竜巻通過時に急変する風速と気圧降下との相乗効果による建物の破損プロセス
| Project/Area Number |
26282112
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
前田 潤滋 九州大学, 人間・環境学研究科(研究院), 教授 (40128088)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野田 稔 徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 准教授 (30283972)
友清 衣利子 九州大学, 人間・環境学研究科(研究院), 助教 (30346829)
竹内 崇 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80624395)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 自然災害予測・対策 / 竜巻被害 / 竜巻気圧降下 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
①突風風洞装置を利用して，無風時環境での気圧の急変を実現するシステムを完成した。突風風洞内に建物模型を覆う防風囲いを作成して，この内部での気圧急変の性状と突風風洞との関係を明らかにした。
②立ち上がり時間の短い突風を受ける物体（楕円断面物体，切妻屋根建物）周りの非定常流れの数値計算を行い，k-epsilonモデルあるいはLESモデルを用いた計算結果と風洞実験結果と比較し，数値流体計算による非定常風力の再現性を確認すると共に，流れの発達の様子を調べ，非定常風力の発生メカニズムの解明を行った。
③LES解析によって，移動状態の竜巻状流れを最大接線風速，コア半径，スワール比に注目して検討した結果，流れ場に強く影響するパラメータが上昇流孔半径であること，上昇流孔半径の違いが1セル型と2セル型の竜巻状流れの発現を左右していることを確認した。
④大気の温度層分布を考慮した数値流体解析で，佐賀県小城市周辺での突風の発生の可能性を検討した。
また，九州に配置されたNeWMeKでの，2009年から2013年までの１秒観測記録を用いて立ち上がり時間の短い突風を選出し，その統計的特徴の分析を行うと同時に，同期間の気象官署，アメダスでの10分間観測記録の特徴を整理し，NeWMeKでの観測値との比較を行った。比較結果をもとに1秒記録と10分間記録との対応付けを行い，観測点が全国にある気象官署等での10分観測記録から突風を選出する方法を検討した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
①突風生成時の風洞内気圧変化と防風箱内の気圧変化（建物外周辺の気圧場）との相関特性を検証する実験手法が確立できたのみならず，一部建物模型の室内への気圧効果の影響に関する実験を試行でき，次年度の実施内容を先取りしている。
②建物に作用する非定常風力が，定常風による建物周りに生じる定常渦と時空間特性が大きく異なることに起因することを明らかにしたが，建物の屋根勾配や風向変化にも感度が高いことを定量的に示せたことは計画以上の成果である。
③竜巻シミュレータおよびLES解析による竜巻流れの再現が順調に進んでおり，最大接線風速に及ぼす移動速度の影響など，計画以上に分析が進展した。
④NeWMeKの強風観測記録の分析において，突風率と立ち上がり時間の短い突風の選出数との間に強い関連が見られることや大きな突風率が生じている地点では急激な風速変化を伴う突風が発生していることが明らかになるなど，計画時の項目が順調に遂行されている。
以上の成果は，風工学に関する国際会議（CWE2014），国内会議（第23回風工学シンポジウム，建築学会大会，日本風工学会年次大会），大学紀要等にて公表済みであるが，引き続き公表を進める。
|
| Strategy for Future Research Activity |
①外気圧の急激な低下の建物室内への非定常伝達特性を明らかにして，外気圧急変による建物壁面への作用外力の大きさを見積もる。
②気圧変化に伴う，室内圧変化の非定常特性の実験結果を数値流体解析での再現に取り組み，実スケールの建物への展開を目指す。
③生成される竜巻状流れに対して自然には存在しない上昇流孔半径という境界条件が最も強い影響を示したことから，今回生成された流れ場が自然現象とは必ずしも一致していないことが懸念されるので，竜巻状流れ場の生成方法に上昇流孔を用いない方法の導入を検討し，竜巻状流れ場生成の精度向上を図り，流速分布および圧力分布の分析を進める
④数値流体解析の解像度を向上させることで，局所地形周辺の突風の発生状況をより詳細に分析するとともに，気象官署，アメダスおよびNeWMeKの観測と数値解析結果の比較を行い，突風の発生状況を整理分類する。
|
| Causes of Carryover |
平成26年度は数値流体計算による突風シミュレーションに関する研究を重点的に行い，データの集積に努めると共に，研究代表者や他の研究分担者との意見交換を主にメールや電話等で行うことで，旅費を予定より抑えることができた。また，パソコン関連消耗品等の購入金額を予想より抑えることができたので，その分を次年度の使用額とした。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度は，平成26年度の研究成果の発表ならびに研究代表者や他の研究分担者との研究打合せを積極的に行う予定であり，次年度使用額を平成27年度の旅費の拡大に充てる他，パソコン関連消耗品の購入を行う。
|
