報告書番号

N11052

タイトル（和文）

連なる建物による風速低減効果の把握 ―配電設備への丙種風圧荷重適用条件の数値的検討―

タイトル（英文）

Study on wind attenuation effects of buildings array -Numerical analysis on applicable conditions of class-C wind load for electric power distribution facilities-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

数値解析による街区強風性状の再現において，適切な解析スキーム・条件を調べた．実験・観測データの蓄積がなされている等間隔配置矩形ブロックからなるモデル街区を解析対象とした．風の非定常性・三次元構造を高精度に再現可能な解析モデルとしてラージ・エディ・シミュレーション（LES）を適用し，解析スキーム・条件を体系的に変化させた風況解析を実施した．そして，解析スキームに中心差分法を選定し，格子解像として建屋高さの0.5%を担保することで，建物群に起因する風速の低減挙動だけでなく，街区内の局所的な突風も再現可能であることを明らかにした． さらに，解析結果を用いて，街区強風性状に対する建屋形状や配置の影響を調べた．建物の形状（アスペクト比）や配置（建蔽率）が異なる8つのモデル街区に対して実施し，街区上層に対して風速の30%低下が見込める地上高さは建物平均高さの2倍程度に及ぶこと，この減速は，風が抜けやすい街路でも生じること，ただし，建物の込み入った状況では減速効果が低下すること，建物形状の2次元化とともに水平方向空間分布が顕在化することを示した．さらに，街区内の風の強さは時々刻々と変化するが大部分の時間帯において風速の30%低下は維持されること，瞬間的に発生する強風域は，流下方向に筋状に形成され，その幅は街区程度であることを明らかにした．

概要 （英文）

We examine the performance of large-eddy simulations (LES) with open-source codes for representing turbulence structures of strong wind fields in an urban canopy with buildings, especially paying attention to the dependence of numerical parameters, grid resolutions and schemes for convective terms. Comparison between numerical and experimental results clearly shows that the open-source codes have a capability to appropriately simulate the turbulence structure by using the central differential scheme with the numerical grids, the spacing of which corresponds to the characteristics-length of the buildings in an urban canopy, whereas those with TVD scheme and coarse grids lead to the addition of unreasonable numerical diffusions. In addition, the large-scale structures observed above the buildings, which contribute to turbulence generation of the urban canopy, refuse the variable grids and seek proper grid resolutions for the whole of the computational domain. Then, we carry out the LES's with proper both numerical grid and schemes to investigate effects of buildings geometry and arrangement on strong-wind characteristics in and above an urban canopy. The buildings results in deceleration of wind speed in and above an urban canopy with heterogeneousness of wind fields in horizontal direction, i.e. wind speed in canyon planes is much smaller than that in street planes. Such heterogeneousness decreases with ground height. The increase in the buildings-to-land ratio causes drastic change in wake structures in the urban canopy and reduction in deceleration effects of buildings.

報告者

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