都市領域におけるエネルギーインバランスを考慮した乱流過程の把握

了解考虑城市地区能量不平衡的湍流过程

基本信息

批准号：
05J08562
负责人：
稲垣厚至
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J08562/
关键词：
都市大気乱流内部スケール・外部スケール乱流スペクトル乱流統計量乱流構造大規模組織構造屋外都市模型乱流組織構造超音波風速計 Active eddy 低速ストリーク内部スケール都市大気乱流過程屋外都市スケールモデル大気安定度依存性接地境界層

项目摘要

これまで都市大気乱流特性における建物凹凸の影響を把握のため,屋外都市模型実験での乱流計測を行ってきたが,本年度はこれまでに蓄積された乱流計測データの解析を主に行った.その主な成果として,接地境界層内の乱流変動に含まれる,地表面摩擦や建物の形状抵抗によって生み出された乱流変動成分と,その外層で発達する大気乱流混合に起因した低周波変動成分を生波形から分離することを試みた.そして両者の変動成分の持つ空間構造特性について検討を行った.その結果,外層起因の低周波変動がもたらすu(主流風速成分)スペクトルの乱流エネルギーが大きく減少したが,一方でw(鉛直風速成分)やuwスペクトルに関してはほとんど変化が無かった.つまり,外層起因の低周波変動は正味の運動量輸送をもたらさないinactiveな変動であることが分かった.また,外層変動成分を除去した後の変動成分については内部スケーリングによる相似性(例えばモニン・オブコフ相似則)が成立することが分かった.また乱流変動の水平分布形状について見てみると,低周波成分を除去した後の乱流変動に関して,低速領域が流れ方向に沿って細長く存在していることが分かった.その大きさは幅10m程度,流れ方向100m以上であることは前年度の研究でも確認されているが,外層起因の低周波変動成分除去した後も尚,残る構造であることから,これは外層変動に起因しない底面で作られた乱流構造であることが推測される.つまり本研究では都市大気境界層の乱流特性に関して,地表面凹凸や外層の低周波変動によらず,時間平均構造,空間構造共に普遍的であることを示唆している.

到目前为止，我们一直在室外城市模型实验中进行湍流测量，以了解建筑物不均匀性对城市大气湍流特性的影响，但今年我们将主要分析迄今为止积累的湍流测量数据的主要结果。研究了地面边界层内湍流脉动中包含的地表摩擦力和建筑物形状阻力产生的湍流脉动分量，以及在外层发展的大气湍流混合的低频脉动分量原始波。我们还研究了两种波动分量的空间结构特征，结果是，由外层引起的低频波动引起的u（主流风速分量）频谱中的湍流能量显着降低。，w（垂直风速分量）或uw谱几乎没有变化。换句话说，外层引起的低频波动不活跃，不会产生净动量传输。此外，我们发现，由于内部尺度的相似性（例如，莫宁-奥布科夫相似律）对于去除外层波动分量后的波动分量成立。观察分布形状，我们发现对于去除后的湍流波动而言。低频成分中，沿流动方向有一个狭长的低速区。虽然在前一年的研究中已经确认该方向超过100m，但即使除去外层引起的低频波动成分，该结构仍然存在，因此很可能是在底面形成的。换句话说，这项研究表明，无论是表面不规则性还是外层的低频波动，城市大气边界层的湍流特征都具有普遍的时间平均结构和空间结构。这表明。