Improvement of city-scale LES model and its applications

城市尺度LES模型的改进及其应用

• 批准号: 21K03656
• 负责人: 日下 博幸
• 金额: $ 1.58万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03656/
• 关键词: LES; 都市気候; 大気境界層; 暑熱環境; 数値モデル; 都市気象; ヒートアイランド

近年の都市の暑熱環境悪化に伴い, 都市気象の基礎研究と科学的知見に基づく暑さ対策の検討が重要視されている. 私たちの研究室ではこのようなニーズに応えるべく, 大規模乱流の直接シミュレーション(LES)に基づく都市街区気象シミュレーションモデル(City-LES)を独自に開発してきた. 本研究では, このモデルの初期条件・境界条件部分を改良し, より多様な条件の高精度のシミュレーションの実現を目指す. 令和4年度は主に, (1) スピンアップ機能によって生成した地表面温度の精度検証と, より確からしい表面温度の計算方法の検討, (2) 昼間の対流が活発な時間帯に対応できる流入乱れ生成手法の開発を行なった.(1)のスピンアップ機能では, ヘリコプターから観測した熱画像とスピンアップ機能によって生成した地表面温度を比較し, 精度検証を行なった. この結果, 実装したスピンアップ機能を用いることで, 日向・日陰ができることによる高温域・低温域の分布をよく再現できることがわかった. しかし, 地表面温度のヒストグラムを見ると, 観測値を必ずしもよく再現できていない場合があった. これは, 道路や草地といった同一のカテゴリの地表面の中でも物性にばらつきがあることが理由と考えられ, これを考慮できるような手法を検討する必要があることがわかった.(2)の流入乱れ生成手法の開発では, 昨年度得られた知見をもとに, 特に昼間の対流が活発な時間帯において, 対流境界層の特性を保持しながら乱れをリサイクルする方法を開発した. この方法は, 既存手法より流入境界近くの乱れを尤もらしく再現できる. また, 気象学分野・CFD分野で開発されてきた乱れ生成手法を相互に比較し, それぞれの手法の特徴を整理した.

In recent years, urban の の heat environment 悪 に with い, urban 気 as basic research の と scientific knowledge に base づ く heat さ policy の seaborne beg が 検 important visual さ れ て い る. Private た ち の laboratory で は こ の よ う な ニ ー ズ に 応 え る べ く, large-scale turbulence の directly シ ミ ュ レ ー シ ョ ン (LES) に づ く urban blocks 気 like シ ミ ュ レ ー シ ョ ン モ デ ル (City - LES) を に alone open 発 し て き た. This study で は, こ の モ デ ル の part modified し を initial conditions, boundary conditions, よ り others more な conditions の high-precision の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の be presently を refers す. And 4 year は に Lord, (1) ス ピ ン ア ッ プ function に よ っ て generated し た 検 card と の precision surface temperature, よ り indeed か ら し い の surface temperature calculation method の 検 beg, (2) day の flow seaborne が live 発 な time 帯 に 応 seaborne で き る into chaos れ の formed open 発 を line な っ た. (1) の ス ピ ン ア ッ プ function で は, ヘ リ コ プ タ ー か ら 観 measuring し た hot portrait と ス ピ ン ア ッ プ function に よ っ て generated し た を し, land surface temperature precision 検 line card を な っ た. こ の results, be installed し た ス ピ ン ア ッ を プ function with い る こ と で, , day to day, Yin が で き る こ と に よ る high temperature field, low temperature field distribution of の を よ く reappearance で き る こ と が わ か っ た. し か し, land surface temperature の ヒ ス ト グ ラ ム を see る と, numerical を 観 test will ず し も よ く reappearance で き て い な い occasions が あ っ た. こ れ は, Road や grass と い っ た same の カ テ ゴ リ の の surface in で も property に ば ら つ き が あ る こ と が reason と exam え ら れ, こ れ を consider で き る よ う な gimmick を beg す 検 る necessary が あ る こ と が わ か っ た. (2) の inflows れ の formed open 発 で は, last year to ら れ た knowledge を も と に, Special の に day flow seaborne が live 発 な time 帯 に お い て, flow boundary layer seaborne の features を keep し な が ら disorderly れ を リ サ イ ク ル す る method を open 発 し た. こ は の methods, existing methods よ り inflow boundary near く の disorderly れ を especially も ら し く reappearance で き る. ま た, 気 like eset, CFD eset で open 発 さ れ て き た disorderly れ を に し, each formed そ れ ぞ れ の gimmick の, 徴 を finishing し た.

项目成果

対流境界層を対象としたLarge-eddy simulationのための流入境界条件の相互比較

对流边界层大涡模拟流入边界条件相互比较

• 发表时间: 2022
• 作者: 佐藤拓人;日下博幸
• 通讯作者: 日下博幸

都市構造が都市内部の暑熱環境に与える影響の調査（その2）ドライミストの効果

城市结构对城市内部热环境的影响调查（二）干雾效应

• 发表时间: 2021
• 作者: 日下博幸;佐藤拓人;中村真悟;中村祐輔;軽辺凌太
• 通讯作者: 軽辺凌太

都市内の流れの乱流長さスケールと建物の代表パラメータとの関係の調査

城市流湍流长度尺度与建筑物代表参数关系的研究

• 发表时间: 2021
• 作者: 佐藤拓人;日下博幸
• 通讯作者: 日下博幸

都市内の流れの乱流長さスケールを支配する都市パラメータの調査

控制城市内流动湍流长度尺度的城市参数研究

• 发表时间: 2021
• 作者: 佐藤拓人;日下博幸
• 通讯作者: 日下博幸

Development of the City-Scale Large Eddy Simulation Model (City-LES) for Evaluating Heat Stress mitigation Measures

开发城市规模大涡模拟模型（City-LES）用于评估热应激缓解措施

• 发表时间: 2022
• 作者: Hiroyuki Kusaka;Ryosaku Ikeda;Takuto Sato;Taisuke Boku;Satoru Iizuka
• 通讯作者: Satoru Iizuka