各種形状を有する建物配列群での空力的粗度特性に関するLESと実在都市への適用

LES analysis of the aerodynamic surface properties for turbulent flows over building arrays with various geometries and its application to actual urban area

中山 浩成   ; 竹見 哲也*; 永井 晴康  

Nakayama, Hiromasa; Takemi, Tetsuya*; Nagai, Haruyasu

気象モデルでは、地表面での風の境界条件を取り扱う際、おもに、ラフネスアプローチとドラッグアプローチによるものがある。ラフネスアプローチは、土地利用情報のカテゴリーごとに設定された粗度長を用いるため簡便である。しかしながら、粗度長は対数的風速分布の形成によって初めて定義されるという前提条件があるため、特に地表面の凹凸の激しい都市域ではそもそもInertial sub-layerの存在が不明確で、空力的粗度として粗度長を用いた評価には限界があることが指摘されている。一方で、ドラッグアプローチは、抗力係数を直接的に算出できるため、近年では空力的粗度の評価として抗力係数が用いられるようになってきている。しかしながら、地表面形態と抗力係数の関係についてはまだ十分な知見がなく、ドラッグアプローチにおいてもやはり課題は残る。そこで、本研究では、各種形状を有する建物配列群を対象にしたLES乱流解析を行い、地表面形態と粗度長・抗力係数との関係を調べ、実在都市における空力的地表面粗度への適用性について考察することを目的とする。

There are important issues of treatment of urban ground surfaces for both the roughness and drag force approaches in mesoscale meteorological models. Thus, for using the roughness approach, the geometry type of urban surface where the roughness length is appropriately estimated should be considered. On the other hand, for using the drag force approach, the drag coefficient values also should be evaluated by considering the complex geometry of urban surface. Therefore, in this study, we first examine the building morphological characteristics in some actual urban areas and set up building arrays that represent realistic urban surface geometries. Then, we perform LES of turbulent flows over various urban-type surfaces of building arrays and investigate the relationship between the aerodynamic roughness parameters and the building morphological characteristics.