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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

利用 PIV 和 CFD 阐明高层建筑周围非定常湍流产生的基本过程机制

基本信息

批准号：
14J05832
负责人：
佐藤幹
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

This year, the two annual coarse and continuous two-dimensional research on non-stationary chaotic flow has been promoted. Last year, the measurement was carried out under the condition of limited structure model arrangement, and this year, the measurement was carried out under the condition of time series PIV(particle image velocity), and the thickness of unsteady potential flow was discussed in general. In addition, this year, we will conduct research on model configuration conditions, resistance coefficient measurement, potential flow change near buildings, air force characteristics of urban areas, and environmental impact. The accuracy of PIV measurement in the past year has been improved. The results are summarized below. [1]The results of time-series PIV measurements include time-averaged potential flow, spatial distribution of turbulence statistics, large-scale turbulence organization structure, and the influence of second-order roughness on internal and external turbulence efficiency. The density of the building is high, the influence is high, the density is low, the influence is limited, the thickness is high, the common point is high. [2]The measurement results of the resistance coefficient are as follows: the thickness of the second order is present, the resistance decreases due to the increase of the building density, and the resistance tends to vary due to the general knowledge. A description of the spatial structure of the time-averaged potential flow in the time series [3]Time series PIV accuracy test results: large-scale boundary layer wind tunnel time series PIV measurement during operation, measurement accuracy is low, one of the reasons for the failure of the error (error) is shown. To obtain the image of the former, compare the image of the former to the image of the latter.