建物周辺気流の予測手法としての 数値シミュレーション･風洞実験の検証

1. 建物周辺気流の予測手法としての数値シミュレーション･風洞実験の検証建物周辺気流の予測手法としての数値シミュレーション･風洞実験の検証 1983463　渡辺　壮亮

2. 研究目的 必要 しかし 建物周辺気流の予測手法として 風洞実験 事例 数値シミュレーション 不十分 そこで 実務レベルでの気流の再現 整合性の検証 ＝ 実務上の問題 実務 設計段階で風環境予測 比較 実測 W10棟の建物周辺気流を一つの事例

3. Y 実測 測定点8点 Y軸上風向０°とする 超音波風速計 屋上測定点37m 高さ X 312° 1～7測定点2m 77° 比較的風の強い時 風向・風速　測定 比較的安定した風向 10分間選択 159° 3風向77°159°312° 使用

4. W10棟の端からW10棟高さの2倍の範囲で再現 測定条件　実測と同じ測定点　べき乗則0.153風向77°159°321°測定風速10m/s 風速計 無指向性 サーミスタ風速計 風向 タフトから読む 再現スケール1/300 風洞実験 風速以外の温度の要素が絡んでくるので5m/s以上で計測

5. W10棟の端からW10棟高さの2倍の範囲で再現 実測と同じ測定点　3風向77°159°321°風速10m/s （地上高さ9m上） 測定条件 標準k‐εモデル 乱流モデル 建物壁面条件 対数則条件 表面圧力規定 流出側条件 10/67勾配流 流入側条件 地面境界条件 0.15べき指数 定常計算 10-5 収束判定値 数値シミュレーション

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7. 風洞実験 樹木 変更 樹木 1.6mカット G.L. 藪 何種類か樹木の形状パターン 樹木 作成 樹木について 数値シミュレーション シミュレーションの樹木抵抗は空気抵抗とした 樹木・藪の高さ・幅の違い 使用したモデルにより葉密度面積・葉の付き方は考慮せず

8. 樹木の形状の違い比較 樹木の抵抗係数比較 1.0 1.0 抵抗係数6 実測風速比 樹木下あり 実測風速比 0.8 0.8 0.6 0.6 0.4 0.4 樹木下なし 抵抗係数3 0.2 0.2 0 0 0 0.2 0.4 0 0.2 0.8 0.8 0.6 1.0 1.0 0.6 予測風速比 予測風速比 条件 条件 風向77°比較 風向77°比較 乱流エネルギー　0.54m2/s2 乱流エネルギー　0.54m2/s2 抵抗係数　 6N2/m4 両抵抗係数　樹木下なし 樹木下なし樹木下1.6mカット 抵抗係数〔 N2/m4 〕 数値シミュレーション

9. 結果・考察1 実測に近づける　ためには樹木下をカットする必要があると考えられる 樹木下をカットしてしまうと樹木の抵抗係数はあまり影響しないと考えられる この事例において 樹木の形状について 樹木ありの方が樹木なしより実測に近づけた 樹木の抵抗係数について 樹木下1.6ｍをカットしたものを風速比で比べたが抵抗係数が6から3になっても風速比としては変わらなかった

10. 風洞実験 1.0 樹木あり 実測風速比 1.0 0.8 実測風速比 樹木あり 0.8 0.6 0.6 0.4 0.4 0.2 樹木なし 0.2 樹木なし 0 0 0.2 0.4 0.8 0.6 1.0 0 0 0.2 0.4 0.8 0.6 1.0 予測風速比 予測風速比 条件 風向312°比較 乱流エネルギー　0.54m2/s2 条件 風向77°比較 樹木あり　樹木下1.6mカット 樹木あり　抵抗係数　6N2/m4 樹木なしと樹木あり比較 数値シミュレーション

11. 1.0 しかしベクトル図でみると ほとんど差がない 実測風速比 乱れ大 0.8 大きな違いがある 0.6 0.4 0.2 乱れ小 0 12 0.2 0.8 0.6 1.0 0.4 0 予測風速比 風向77°比較 両乱れとも樹木あり 抵抗係数　6N2/m4 両樹木下1.6mカット 乱れ大・・実測の屋上の乱流エネルギー 0 乱れ小・・乱れ強さ鉛直分布から求めた乱流エネルギー m/s 初期値で与える乱流エネルギーの差の比較 数値シミュレーション 乱れ 大 小 大 小

12. 結果・考察2 乱流エネルギーの違い グラフで表わせていないのは、測定点の数が足りていなかったためと考えられる 測定点で値が変わらないのにベクトル上では差異が見られる この事例では、樹木を置くことでの効果が良く出ていると考えられる この事例において 樹木のあるとなしについて 風洞実験も数値シミュレーションも、樹木のある方が実測の結果に、より近くなった

13. 1.0 屋上 風洞実験 ±20％ 屋上の風速を1とした時各測定点 0.8 実測風速比 0.6 0.4 数値シミュレーション 条件 0.2 0.54m2/s2 乱流エネルギー 抵抗係数　6N2/m4 0 予測風速比 0.4 0.8 1.0 0 0.6 0.2 実測の結果と数値シミュレーション・風洞実験の比較

14. 結果・考察3 風洞実験 弱風域・強風域に関係なく、ある程度の精度で再現できると考えられる 強風域・弱風域に関係なく実測に 対して近い値 数値シミュレーション 強風域では、ある程度の精度で再現できるが、弱風域での再現が難しいと考えられる 強風域では実測に近かったものの弱 風域では実測と 大きく離れた この事例において

15. まとめ 成田研究室の 安藤君・遠藤君・木戸君・小暮君・坂本君・櫻田さん・関口君・高野君・中野君・中山君・森岡君・渡部君へ これからみんな就職や大学院など違う道に進む　ことになるけど、この成田研究室でつちかった誇りとたくさんの思い出を糧にして辛い時も頑張ろう！ 最後に 本当に短い間だったけどみんなと一緒の研究室で良かったと思ってる。本当にみんなありがとう！