Development of outdoor PIV system and its application to urban boundary-layer

室外PIV系统的研制及其在城市边界层的应用

• 批准号: 18360234
• 负责人: KANDA Manabu
• 金额: $ 11.11万
• 依托单位: Tokyo 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: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18360234/
• 关键词: 乱流構造; 可視化; 屋外計測; 都市; 高解像度; 長時間

(1) PIV法の適用による都市キャノピー流れ計測キャノピー内外の詳細な流れ場の情報を得るため、超音波風速計による多点計測に代わる高時空間解像度の流れ計測法としてPIV法(Particle Image Velocimetry)を屋外都市模型実験に適用した。PIV法は室内実験において進化してきた流れ計測法であり、室内実験においては既にホットワイヤーやレーザー流速計に代わる乱流研究の主役になりつつある。大気場に適用されたのは平坦裸地における1例のみ(Hommema et al., 2003)であり、屋外の適用は今回が初めてであった。太陽光によるS/N比の問題およびレーザーの操作性の問題を克服するために、(a)安価な高出力レーザシートの採用、(b)ノズル部の特殊加工による安定したトレーサーの供給、の工夫により、高時空間分解能の流れ計測を実現した。(2) 大規模乱流構造の解明とフラッシング現象の発見上空風向・上空大気安定度・局所的加熱の影響を上記観測システムによって詳細に検討した。特に、都市上空の大規模乱流構造(建物スケールの10a倍~20倍程度)の通過に対応して、都市街区内の空気が間欠的かつ大規模に上空大気に持ち上げられる極めて特徴的な現象の存在が確認され、これを、「フラッシング現象」と命名した。鉛直壁面の加熱実験からは、同じ熱負荷条件でも、加熱壁が風下・風上のいずれかによって有意に、運動流・熱の輸送量が変化することが示された。(3) 数値計算手法のモデル開発・検証用データベースの提供PIVによる流れ場の詳細なデータベースは、乱流相似理論だけでなく数値計算モデルの検証用データベースとしても高い利用価値が期待される。具体的には、鉛直壁に沿う微細な上下降流(クリーピングフロー)の存在の有無、局所加熱・冷却による循環流の変形、鉛直壁における適切な熱・運動量境界条件検討、などに資する。

(1)Application of PIV method to urban flow measurement, ultrasonic anemometer, multipoint measurement, high temporal spatial resolution flow measurement, Particle Image Velocimetry, outdoor urban model PIV method is used to measure turbulence in indoor environment. A case study of the application of large field conditions to flat and bare ground conditions (Homema et al., 2003) To overcome the problem of S/N ratio and operability of solar radiation,(a) the adoption of high-output solar radiation,(b) the implementation of stable solar radiation supply, time-consuming and high-spatial energy flow measurement in special processing of solar radiation. (2)Analysis of large-scale turbulence structure and its occurrence; effects of wind direction, atmospheric stability, and local heating; and detailed analysis of the above phenomena In particular, the existence of large-scale turbulence structures (10a ~20 times of building height) in urban air through the air gap in urban blocks is confirmed. The heating of vertical wall surface is different from that of the same heat load condition, and the heating wall is different from that of wind and wind, and the movement flow and heat transfer amount are different. (3)The numerical value calculation method provides the PIV, the flow field, the turbulence similarity theory, the numerical value calculation method, the model and the high utilization value. The existence or nonexistence of minute upward flow along the vertical wall, heating and cooling, circulation current shape, vertical wall, appropriate heat and motion boundary conditions, and information are discussed.

项目成果

乱流組織構造の抽出法に関する検討

湍流结构提取方法研究

• 发表时间: 2007
• 期刊: 土木学会水工学論文集 51巻
• 作者: 廣岡智;稲垣厚至;神田学
• 通讯作者: 神田学

Large Eddy Simulationを用いた都市建物群近傍における乱流輸送課程の把握

使用大涡模拟了解城市建筑物附近的湍流传输过程

• 发表时间: 2008
• 作者: CASTILLO Marieta Cristina;神田学
• 通讯作者: 神田学

PIV Application to Turbulence Statistics within and above an Outdoor Urban Scale Model

PIV 在室外城市尺度模型内部和之上的湍流统计中的应用

• 发表时间: 2008
• 作者: Takimoto;H.;Moriwaki;R.;Tsukuni;M.;Kobayashi;K.;and Kanda;M
• 通讯作者: M

屋外都市模型による建物高さの非一様性が大気に及ぼす影響の検討

使用室外城市模型检验建筑高度不均匀性对大气的影响

• 发表时间: 2008
• 期刊: 土木学会水工学論文集 52
• 作者: 森泉孝信;河合徹;稲垣厚至;神田学
• 通讯作者: 神田学

PIVを用いた乱流計測-屋外模型都市と室内模型都市の相互比較-

使用 PIV 进行湍流测量 - 室外模型城市和室内模型城市的比较 -

• 发表时间: 2009
• 期刊: 土木学会水工学論文集 53
• 作者: 瀧本浩史;佐藤歩;小野村史穂;神田学
• 通讯作者: 神田学