雪氷物理モデリングに基づく建築都市の積雪量の効率的ハイブリッド制御手法の構築

基于冰雪物理模型的建筑城市降雪高效混合控制方法构建

基本信息

批准号：
20H02315
负责人：
富永禎秀
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Niigata Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

建築都市を対象とした雪氷物理モデリングの精度向上を図るため、昨年度に引き続いて、特に①降雪・飛雪過程（風と雪の相互作用）のモデリング、②自然融雪過程のモデリングに力点をおいて研究を進めた。①はCFDを用いた風による屋根雪荷重偏分布の基本的なモデリング手法であり、前科研費の成果として既に確立されている。しかしながら、基本的に定常解析を行っており、積雪面形状の変化が流れに及ぼす影響は考慮できていなかった。この課題に対して、本年度は、Dynamic meshと呼ばれる手法を用いて、各時間stepにおける積雪深変化に基づいてメッシュを自動的に再生成し、次stepの気流解析及び飛雪解析を行う手法を開発し、屋根雪分布予測における有効性を検証した。昨年度の２次元屋根モデルを拡張し、３次元切妻屋根モデル、建物群モデルに適用した。②については、気象データと熱収支解析に基づく雪荷重予測モデルを屋根雪に適用できるように改良し、観測用建物モデルの積雪重量データとの比較によりその精度を検証した。冬期には、これまでの観測と継続して、科研費研究の一環として防災科学技術研究所・雪氷防災研究センター（長岡市）に設置した準実大スケール建物モデルを引き続き活用し、積雪深、積雪荷重及び融雪量等のフィールド実測調査を行い、基本的データを採取した。赤外線距離計を利用した積雪分布の測定も同時に行った。

为了提高建筑城市的雪和冰物理建模的准确性，去年的研究重点是1）降雪和降雪过程的建模（风与雪之间的相互作用），以及2）自然雪摩尔特过程的建模。 ①是一种基本的建模方法，用于使用CFD而导致的屋顶雪负荷分布不均匀，并且由于先前的研究补助金已经建立了。但是，由于基本上是进行了稳态分析，因此未考虑雪表面形状变化对流动的影响。为了应对这个问题，今年我们开发了一种名为“动态网格”的方法，以根据每个时间步骤的雪深度变化自动再生网格，并对下一步进行气流分析和降雪分析，从而验证其在预测屋顶雪分布方面的有效性。去年的二维屋顶模型扩展了，并应用于三维山墙屋顶型号和建筑组型号。关于②，改进了基于天气数据和热量平衡分析的雪负荷预测模型，以应用于屋顶雪，并通过将其与观察建筑模型中的积雪数据进行比较来验证准确性。在冬季，作为先前观察的一部分，我们继续利用在灾难预防科学与技术研究所安装的半真实尺度建筑模型，作为研究人员资助的研究的一部分，作为研究人员资助的研究的一部分，用于对现场测量的研究，例如雪地深度，雪地，积雪和雪融化，基本数据以及基本数据收集。还使用红外测距仪测量了积雪。

项目成果

期刊论文数量（27）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ESTIMATION METHOD OF ROOF SNOW LOAD USING ACCELERATION MEASUREMENT VALIDATION FOR AN OBSERVATIONAL BUILDING MODEL

利用加速度测量验证的观测建筑模型屋顶雪荷载估计方法

DOI：
10.3130/aijs.87.524
发表时间：
2022
期刊：
Journal of Structural and Construction Engineering (Transactions of AIJ)
影响因子：
0
作者：
WAKUI Masaki;IGARASHI Kenji;MOTOYOSHI Hiroki;TOMINAGA Yoshihide;IYAMA Jun
通讯作者：
IYAMA Jun

CFD simulations can be adequate for the evaluation of snow effects on structures

DOI：
10.1007/s12273-020-0643-0
发表时间：
2020-08
期刊：
Building Simulation
影响因子：
5.5
作者：
Y. Tominaga;T. Stathopoulos
通讯作者：
Y. Tominaga;T. Stathopoulos

観測用建物モデルを用いた屋根雪荷重の実測－2020/21 シーズンの観測結果－

使用观测建筑模型实际测量屋顶雪荷载 - 2020/21 季观测结果 -

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
五十嵐賢次;涌井将貴;本吉弘岐;富永禎秀
通讯作者：
富永禎秀

Computational fluid dynamics simulations of snow accumulation on infrared detection sensors using discrete phase model

DOI：
10.1016/j.coldregions.2020.103167
发表时间：
2020-09
期刊：
Cold Regions Science and Technology
影响因子：
4.1
作者：
Y. Tominaga;M. Shirzadi;S. Inoue;Tomoharu Wakui;T. Machida
通讯作者：
Y. Tominaga;M. Shirzadi;S. Inoue;Tomoharu Wakui;T. Machida

Computational wind engineering: 30 years of research progress in building structures and environment

DOI：
10.1016/j.jweia.2023.105346
发表时间：
2023-03
期刊：
Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics
影响因子：
4.8
作者：
T. Potsis;Y. Tominaga;T. Stathopoulos
通讯作者：
T. Potsis;Y. Tominaga;T. Stathopoulos

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富永禎秀其他文献

CFDによる建物周辺の雪の飛散・堆積の数値予測に関する研究Saltationモデル検討のための立方体周りの飛砂風洞実験及びCFD解析

利用 CFD 立方体周围吹沙风洞实验和检查跳跃模型的 CFD 分析对建筑物周围雪的散射和积雪进行数值预测的研究

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
日本建築学会北陸支部研究報告集
影响因子：
0
作者：
Masatoshi Arikawa;Shin'ich Konomi;Keisuke Ohnishi;Masatoshi Arikawa;苫米地司;老川進;志田貴之;志田貴之;Yoshihide TOMINAGA;山崎剛;鈴木和良;志田貴之;大風翼;志田貴之;大風翼;富永禎秀
通讯作者：
富永禎秀