樹木の流体力学的特性

树木的水动力特性

基本信息

批准号：
15760098
负责人：
石川仁
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Tokyo University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760098/
关键词：
流体力学防風林抗力係数渦放出後流スペクトル

项目摘要

前年度に引き続き,樹木の抗力測定を行った.その結果,同一種かつほぼ同寸法の樹木においても,抗力係数が,個体によって異なることがわかった.その理由の一つとしては,幹のしなり具合が個体によって異なるためと考え,幹のしなり具合を,樹木が風を受けている際の正味の投影面積から求めた「しなり度」として定量的に評価することを試みた.その結果,幹のしなり具合と抗力の変化には,反比例の関係があることを明らかにした.さらに,いまひとつ抗力に影響を及ぼす因子として,枝葉の透過性に注目した.樹木の外形を変えずに剪定を施し,枝葉の密度を変えた樹木の抗力測定を行い,その影響を明らかにした.樹木の後流構造については,乱れ強さ最大位置で同時測定された速度変動に対して相互相関解析を行った結果,樹木の後流にも円柱の後流と同様なカルマン渦列が存在すること,また,その無次元放出周波数(ストローハル数)は,円柱のそれとほぼ同一であることを確かめた.また、防風林を想定し樹木を複数本並べた際の抗力と後流特性については,流れが前列の樹木間を通過する際に増速されることにより,後列の樹木が受ける抗力がより増加することがある可能性を示した.このことに関連して,自然林においても,直接風を受ける外側の樹木よりも,内側の樹木が倒れているという報告があることがわかった.また本年度は,台風の上陸が多かった故,全国各地から倒木による災害・二次被害の報告があった.とくに勢力の大きかった台風18号による北海道の被害では,多くの倒木が発生した.北海道大学のポプラ並木の倒壊を例にとり,本研究で得られた抗力データベースにより,倒壊時に樹木にかかった抗力の概算を試みたところ,9000kgfもの荷重がかかっていた可能性があることがわかった.

继去年之后，我们测量了树木的阻力。结果发现，即使是同一品种、大小大致相同的树木，阻力系数也因树而异。原因之一是由于躯干僵硬的情况而定。因此，我们尝试将树干的弯曲程度定量评价为树木受风时的净投影面积得到的“弯曲程度”。结果，我们发现存在反比关系弯曲程度和阻力变化之间的关系。此外，我们还关注了影响阻力的另一个因素——枝叶的渗透性。我们测量了在不改变树木外部形状的情况下修剪的树木的阻力，并改变了枝叶的密度。我们对湍流强度最大位置处同时测得的速度脉动进行了互相关分析，发现树木尾流和圆柱体尾流都存在类似的卡门涡街经证实，原始发射频率（斯特劳哈尔数）与圆柱体几乎相同。此外，关于假设防风林排列成一排多棵树时的阻力和尾流特性，该流动为因风速增加，后排树木受到的阻力可能会增加。有报道称，该地区的树木已经倒下。此外，今年登陆的台风较多，全国各地都有树木倒塌造成灾害和次生灾害的报道。特别是北海道18号台风造成的损失，威力极大。，导致北海道多处树木倒塌。以某大学一排杨树倒塌为例，我们试图利用本研究获得的阻力数据库来粗略估计倒塌时树木所受到的阻力，结果发现载荷为树木可能受到了多达 9000 公斤力的作用。