密度成層を考慮した火災旋風の数値シミュレーション

考虑密度分层的火旋风数值模拟

• 批准号: 13740259
• 负责人: 小紫 誠子
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Nihon University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13740259/
• 关键词: 局地風; 密度成層流; 山越え気流; 安定成層; 3次元数値シミュレーション; ナヴィエ・ストークス方程式; 非圧縮性流体; 富士山; 火災旋風; コリオリ力; 高温度差; 熱対流

前年度では、大規模な自然現象である火災旋風について定性的に調べるため、密度成層を考慮した下での、高温度差をもつ熱対流の数値シミュレーションを行ってきた。今年度では、そこで用いた計算コードを使って、実際の地形データを用いたより現実的な問題に取り組んだ。山岳の起伏等による風の変化の様子は、例えば、山からの強い吹き降ろしの風の予測や、近年開発に力を注がれてきている風力発電のための風車の設置場所の選定などに、深く関わっている。このような局地風について、富士山とその周辺の地形による流れの変化をモデルケースとして、試験的な数値シミュレーションを行った。安定成層条件の下でシミュレーションを行った結果、安定成層の影響で地上からある高さまでにおいて、地形に依存して複雑に変化する空気の流れの様子がとらえられた。しかし、ある高さを境に、そこより上空では地形の影響はほとんど見られないということも観察された。また、安定成層が、ちょうど水平の蓋のような役目をしていることで、流れは二次元的になり、鉛直方向での風の逃げ道が無い分、局所的に強くなる傾向が示された。本研究では、いわゆる気象シミュレーションのような複雑な反応等を考慮せず、パラメータも非常に少ないシンプルなモデルによる局地風の数値計算を行った。これは例えば、空気の流れによる雲の発生のような気象現象までをとらえるものではなく、そのような意味で純粋に自然現象をシミュレートしたものではないが、空気の流れのみに注目した場合に、複雑な地形に沿って、また成層条件下で風が変化する様子を忠実に捉えたシミュレーションである。観測という作業は、その正確性をあげるために相当の労力を要し、観測結果の考察も難しいものであるが、数値シミュレーションにより理論的に正しい流れが予測できれば、様々な局地風の問題解決に大きな助けとなると思われる。本研究はそれを予想させるものである。

In the past year, large-scale natural phenomena such as fire cyclones have been considered for qualitative adjustment, density stratification, high temperature difference, heat transfer and numerical value. This year, the problem of calculating the terrain and the terrain is solved. The fluctuation of mountains, etc., the change of wind, the prediction of wind, the development of wind power, the selection of windmills, etc. The local wind and the surrounding terrain of Mount Fuji change the flow of water, and the number of test cases change. Under the condition of stable stratification, the influence of stable stratification on the ground and the terrain depends on the air flow. The sky above the ground is full of clouds. The horizontal direction of the wind and the vertical direction of the wind and the escape path are not divided, and the local direction of the wind and the escape path are strong. In this study, the numerical value of local wind was calculated by considering the weather conditions and the complex weather conditions. For example, the phenomenon of cloud generation in the air and the phenomenon of wind generation in the air and the phenomenon of wind generation in the air. The validity of the test results is important, and the investigation of the test results is difficult. The numerical value of the test results is important, and the theoretical value of the test results is important. This study is intended to provide a basis for further research.

项目成果

Angel Bethancourt: "Real Time Visualization and Animation in CFD Applications"AIAA Paper. AIAA-2003-0802. (2003)

Angel Bethancourt：“CFD 应用中的实时可视化和动画”AIAA 论文。

小紫 誠子: "密度成層流中の旋風の数値シミュレーションとその可視化"日経サイエンス. 2002年1月号. 126 (2001)

Seiko Komurasaki：“密集分层流中旋风的数值模拟和可视化”《日经科学》2002 年 1 月号（2001 年）。