ＬＥＳデータベースに基づく都市空間に適用可能な高精度かつ簡易な乱流モデルの開発

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本研究は都市街区に形成される流れ場を対象としたLESデータベースを作成し、それを用いて都市気流に関する乱流モデルの評価を行うものである。平成29年度は、LESデータベースの高精度化、LESデータベースを用いた都市気流に関する構造分析と乱流モデルの評価に取り組んだ。①LESデータベースの高精度化SGSモデル、格子解像度が都市キャニオン気流に関するLES解析精度に与える影響について検討した。その結果、特に、格子解像度がLES解析精度に大きな影響を与えることを示した。都市キャニオンを構成する建物モデルブロックを32分割する格子解像度とすることにより、十分な信頼性を有するLESデータベースを作成した。②LESデータベースを用いた都市気流に関する構造分析と乱流モデルの評価高精度化したLESデータベースを用いて、都市キャニオン気流に関する構造分析、k-εモデルの評価を行った。以前から行ってきたレイノルズストレス輸送方程式の収支構造解析については、さらに詳細な検討を行った。都市キャニオンにおいては、レイノルズストレス輸送方程式の圧力拡散項が生産項、圧力歪相関項と同程度となり、移流項、拡散項を無視する局所平衡の仮定は妥当ではないことを示した。さらに、都市キャニオンにおいては、レイノルズストレスの勾配拡散近似を導出する際の圧力歪相関項のモデル化に用いるRottaモデル、IPMの精度が低下することを示した。また、平均場だけではなく、瞬時的に発生する大規模な非定常現象の可視化を行った。都市キャニオンにおいては、平均場では現れない大規模な上昇流（フラッシング）、下降流（キャビティー渦）が間欠的に発生していること、大規模なスパン方向変動が発生していることを示した。これらの現象は、都市キャニオンにおける乱流統計量の空間分布の形成、運動量輸送に大きく寄与していることを明らかにした。