ＰＩＶとＣＦＤを適用した高層建築物周囲の非定常乱流生成素過程機構の解明

本年度は、昨年度行った2次的粗度を持つ2次元ストリートキャニオン周辺の非定常乱流場に関する研究をさらに推し進めた。昨年度は限られた建物模型配列条件下でのみ計測を行ったが、本年度はより多くの条件に対して時系列PIV(particle image velocimetry)による計測を行い、非定常乱流場に対する2次的粗度の影響をより一般的に議論できるようになった。加えて、本年度はそれぞれの模型配列条件におけるバルク抗力係数も測定し、建物近傍のローカルな気流場の変化が、都市全体の空力特性に及ぼす影響についても研究を行った。さらに、一昨年度から継続して行っている時系列PIVの測定精度向上の試みについて、これまで得られた知見を論文としてまとめた。以下それぞれの結果を簡単に示す。[1]時系列PIVの計測結果について:時間平均気流場、乱流統計量の空間分布、大規模乱流組織構造、キャニオン内外の換気効率に対する2次的粗度の影響を示した。建物密度が高い場合には大きな影響がみられる一方、密度が低い場合には影響は限定的で、2次的粗度が存在しない場合との共通点が多くみられた。[2]バルク抗力係数の計測結果について:2次的粗度が存在する場合、建物密度の増加に対する抗力の減少が大きく、一般的に知られる建物密度と抗力の関係と異なる傾向が確認された。時系列PIVの計測結果と合わせて考えると、この結果はキャニオン内時間平均気流場の空間構造の変化によって説明された。[3]時系列PIVの精度検証結果について:大型境界層風洞において時系列PIV計測を行った際に、測定精度を低下させる原因の一つであるバイアス誤差(ピークロッキング)についてその発生原因と対策を示した。実験により取得した画像を解析し風速を計算する前に、比較的簡易な画像処理フィルターを適用することによって、バイアス誤差の発生を抑制することが出来た。

本年度は、昨年度行った2次的粗度を持つ2次元ストリートキャニオン周辺の非定常乱流場に関する研究をさらに推し進めた。昨年度は限られた建物模型配列条件下でのみ計測を行ったが、本年度はより多くの条件に対して時系列PIV(particle image velocimetry)による計測を行い、非定常乱流場に対する2次的粗度の影響をより一般的に議論できるようになった。加えて、本年度はそれぞれの模型配列条件におけるバルク抗力係数も測定し、建物近傍のローカルな気流場の変化が、都市全体の空力特性に及ぼす影響についても研究を行った。さらに、一昨年度から継続して行っている時系列PIVの測定精度向上の試みについて、これまで得られた知見を論文としてまとめた。以下それぞれの結果を簡単に示す。[1]時系列PIVの計測結果について:時間平均気流場、乱流統計量の空間分布、大規模乱流組織構造、キャニオン内外の換気効率に対する2次的粗度の影響を示した。建物密度が高い場合には大きな影響がみられる一方、密度が低い場合には影響は限定的で、2次的粗度が存在しない場合との共通点が多くみられた。[2]バルク抗力係数の計測結果について:2次的粗度が存在する場合、建物密度の増加に対する抗力の減少が大きく、一般的に知られる建物密度と抗力の関係と異なる傾向が確認された。時系列PIVの計測結果と合わせて考えると、この結果はキャニオン内時間平均気流場の空間構造の変化によって説明された。[3]時系列PIVの精度検証結果について:大型境界層風洞において時系列PIV計測を行った際に、測定精度を低下させる原因の一つであるバイアス誤差(ピークロッキング)についてその発生原因と対策を示した。実験により取得した画像を解析し風速を計算する前に、比較的簡易な画像処理フィルターを適用することによって、バイアス誤差の発生を抑制することが出来た。