Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

地形が険しく複雑であると、場所によっては風の流れが歪められて予想外に高い風速にするので構造物の被害を招くことが度々ある。そのため、構造物の耐風設計には地形性の評価が重要課題であり、これまで比較的単純な地形に対する影響が調べられてきた。しかしながら、実在する地形ははるかに複雑であり、その影響評価は一つひとつ対応するのが本来の方法であろう。したがって数値モデルによる予測は、実験模型を一つひとつ再現する実験的手法の手間を考えると有効な手法と判断される。ただし防災的な観点から風速の瞬間的なピークレータ値(ガスト)を予測するものでなければならない。ここでは時々刻々変化する流入風速を発生する風外乱シミュレータを開発し、複雑地形まわりの乱流のLES非定常計算を実現し、接地大気のガストの時間的ならびに空間的構造を解明することをめざした。以下に得られた成果を示す。
1.複雑な形状まわりの流れのシミュレーションを行うことを想定し、まず一般座標系を導入して様々な物理的な観点からの保存則を満たした数値スキームを構築した。そこに乱流モデリングを導入することで複雑地形に対応できる乱流数理モデルを開発した。
2.熱的効果およびラフネス効果を取り入れた乱流境界層の風洞実験データに基づき、安定・不安定の大気境界層の乱流統計量をまとめた。
3.都市の構成要素である建築物が変化した時のラフネス効果を対象に、都市域での地表境界条件のモデル化を行った。
4.乱流状態となっている大気境界層が複雑地形上を吹走する時、乱流構造が影響を受けてガス構造が変化する。乱流流入条件および地表の粗滑を変化させたシミュレーションを実施し、風速のピーク値の特性を明らかにした。また本研究で得られた成果をまとめ、建築物に与える地形の影響に関する耐風設計資料を提示した。

【研究分担者】
曹曙陽	東京工業大学	大学院・総合理工学研究科	助手	(Kakenデータベース)
坪倉誠	東京工業大学	大学院・総合理工学研究科	講師	(Kakenデータベース)