Large-eddy simulation analysis on the area of influence of local hilly terrains on plume dispersion released from a stack

ラージエディシミュレーションによるプリュームに対する山脈地形の影響範囲の調査

佐藤 拓人  ; Goger, B.*; 中山 浩成   

Sato, Takuto; Goger, B.*; Nakayama, Hiromasa

本研究では、2次元的な2つの山脈を様々な間隔で設置し、それらを乗り越える気流のラージエディシミュレーションを行い、平均的な濃度分布の空間パターンを調査した。本研究の目的は、これらの実験結果から、施設近くの丘陵地形の影響によって、従来型のガウスプルームモデルによる濃度分布の推定が難しくなるような範囲を示すことである。シミュレーション結果をみると、山脈間の距離が山の高さ()の10倍以下の場合、山脈に挟まれた谷の中は循環が支配的であった。これによって、谷が広い場合より高濃度の領域が形成された。山脈間の距離が10より大きい場合は、風下側の山脈の影響が小さくなった。拡散幅でみた山脈の影響は、風上側の山脈から20程度まで広がっていることがわかった。

In this study, we conducted large-eddy simulations of turbulent flows and plume dispersion over idealized two-dimensional double steep hills. In the simulations, we investigated the distribution patterns of the mean plume concentrations, considering various distances between the hills and emission sources. Our objective was to provide information on the area of influence of local hilly terrains on plume dispersion from the viewpoint of accuracy, i.e., determining if the conventional Gaussian plume model can accurately predict plume concentrations. The result showed that the clockwise circulation was dominant in the area between the windward and leeward hills (valley) when the valley width was less than 10 times the hill height (). This circulation makes the flow close to the stack remain in the valley, resulting in the higher concentrations in the valley than in wider-valley ( 10 valley) cases. The effect of the leeward hill on the flow field was negligible when the valley width was greater than 10. In the area beyond 20 from the crest of the windward hill, estimated plume spreads for all cases were similar, indicating that the area of influence of the hills was approximately 20.