建築構造物に作用する衝撃荷重に対する構造物の動的挙動の解明

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本研究の目的は水素供給ステーションにおける水素爆発がどのような結果を引き起こすかを明らかにし、水素爆発によるリスクを最小化することである。平成28年度は下記の2項目の研究を実施した。1. 数値シミュレーションの精度検証数値シミュレーションによる精度を検証するために、2種類の実験結果を対象として研究を実施した。1種類目は共同研究先でもある清水建設技術研究所で実施した爆燃実験である。この実験ケースに対して数値シミュレーションを実施し、実験結果を再現するための重要なパラメータを定義した。最適化されたパラメータを用いて行った数値シミュレーション結果は実験結果をよく再現していることが示された。2種類目はBauwensらが実施した実験であり、部分的に換気された爆燃が考慮されたケースを対象とした。5.4と2.7平米の2種類の通気面積を有する部屋を対象に、3箇所の点火源とした6ケースを対象として数値シミュレーションを実施した。1種類目の検証で設定したパラメータを用いることで水素爆発を十分な精度で予測可能であることが示された。2. 水素ステーションの設計検討項目1で決定した数値シミュレーション手法とパラメータを使用して水素燃料補給ステーションの設計について検討を行った。水素漏れが可燃性ガス混合物を形成する貯蔵室を満たし、爆発が起こるケースを対象とした。爆発によって発生する圧力が貯蔵室構造物の耐力を超えないように対応策を考える必要がある。効果的な圧力低減対策は、爆発によるエネルギーを放出できる適切な排気領域を設けることである。この対応策の有効性を評価するために、2種類の異なる排気面積について解析を行った。結果として、排気面積の増加により、水素貯蔵室内の圧力が減少することが分かった。この結果に基づいて、適切な排気口の使用で水素給油所の爆発のリスク軽減を達成することができることが明らかとなった。