赤外線放射カメラの高周波数測定による都市キャノピー内乱流構造の可視化

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本研究は高周波数でのサーモカメラの連続測定により凹凸を有する粗面のごく近傍における乱流組織構造の非定常的挙動を可視化する手法の確立を目標としている。本年度は、建物が集積する都市の幾何形状を単純化した縮小模型としての立方体が規則配列されたスケールモデルを作成し屋外観測を行った。スケールモデルは10cmの断熱材立方体群を断熱材の床上に整形配列したもので、表面は黒色塗装した薄い銅板で覆われている。このスケールモデルに対して、赤外線放射カメラを用いて表面温度分布の非定常な時間変動を観察するとともに、細線熱電対や超音波風速計を用いてスケールモデル表面近傍の空気温度、風速の時間変動特性についての測定を行った。これらのデータから、スケールモデルのキャビティ内表面温度分布は、既往研究における対流熱伝達率分布と定性的には類似の傾向を示すことが確認された。また、当該スケールモデルの表面温度の時間変動を支配する外部要因として、日射の非定常性の影響をできるだけ除外し、大気乱流との相関を考察するためには、10秒程度の時間スケールが望ましいことが確認された。こうした時間スケールに対して自然風の一般的な状況を考えると、今後はより大きなスケールモデルもしくは実在建物壁面を対象とした観測を行っていくことが必要とされる。加えて、細線熱電対によるスケールモデル近傍気温の測定により、日射で加熱された表面近傍の不安定な大気乱流が表面近傍温度変動に及ぼす影響についての考察を行った。