Development of a combined LES/RANS model to predict atmospheric dispersion over urban areas

都市域の大気拡散予測に向けたLES/RANS結合モデルの開発

吉田 敏哉   ; 中山 浩成   

Yoshida, Toshiya; Nakayama, Hiromasa

都市域で放出された有害物質の拡散を迅速かつ正確に予測するため、large-eddy simulation (LES)モデルで事前計算した流れ場を用いて、Reynolds-averaged Navier-Stokesモデルにより拡散シミュレーションを行う結合モデルを提案した。まず、本モデルを簡易なストリートキャニオン内における物質拡散に適用した。その結合モデルの結果を風洞実験と比較し、乱流スカラーフラックスの経験パラメータを調整した。最適化したパラメータを使用した場合、結合モデルが予測した水平拡散分布はLESモデルの計算結果とよく一致することが分かった。続いて、結合モデルを実在都市上の物質拡散予測へ適用した。その結果、結合モデルは短い計算時間でLESモデルに近い計算精度を示すことができた。以上より、結合モデルは都市域にて危険物質が放出された際の即時評価に対し、有効なモデルになりうると考える。

To quickly and accurately predict the dispersion of hazardous materials released over urban areas, we propose a combined method in which dispersion fields are simulated using a Reynolds-averaged Navier-Stokes model with pre-calculated flow fields from a large-eddy simulation (LES) model. First, the combined model is conducted for dispersion in a simple street canyon. The results of the combined model are compared with those of a wind-tunnel experiment to adjust empirical parameters in the turbulent scalar flux. The horizontal dispersion fields predicted in the combined model with the best parameters are well consistent with those calculated from our LES model. We then apply the combined model to predict the scalar dispersion over a real urban area. The combined model well predicts the results obtained from the LES model with less calculation time. Therefore, we find that the combined model is potentially effective for emergency response to hazardous-material release over urban areas.