ＬＥＳデータベースに基づく都市空間に適用可能な高精度かつ簡易な乱流モデルの開発

基于LES数据库开发适用于城市空间的高精度且简单的湍流模型

• 批准号: 15J07247
• 负责人: 中島 慶悟
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J07247/
• 关键词: LESデータベース; 標準k-εモデル; 都市キャニオン; レイノルズストレス; 勾配拡散近似; 非定常現象; PIV; 幾何形状; 大気安定度; 乱流熱フラックス; RANSモデル; 温度成層; 乱流フラックス

本研究は都市街区に形成される流れ場を対象としたLESデータベースを作成し、それを用いて都市気流に関する乱流モデルの評価を行うものである。平成29年度は、LESデータベースの高精度化、LESデータベースを用いた都市気流に関する構造分析と乱流モデルの評価に取り組んだ。①LESデータベースの高精度化SGSモデル、格子解像度が都市キャニオン気流に関するLES解析精度に与える影響について検討した。その結果、特に、格子解像度がLES解析精度に大きな影響を与えることを示した。都市キャニオンを構成する建物モデルブロックを32分割する格子解像度とすることにより、十分な信頼性を有するLESデータベースを作成した。②LESデータベースを用いた都市気流に関する構造分析と乱流モデルの評価高精度化したLESデータベースを用いて、都市キャニオン気流に関する構造分析、k-εモデルの評価を行った。以前から行ってきたレイノルズストレス輸送方程式の収支構造解析については、さらに詳細な検討を行った。都市キャニオンにおいては、レイノルズストレス輸送方程式の圧力拡散項が生産項、圧力歪相関項と同程度となり、移流項、拡散項を無視する局所平衡の仮定は妥当ではないことを示した。さらに、都市キャニオンにおいては、レイノルズストレスの勾配拡散近似を導出する際の圧力歪相関項のモデル化に用いるRottaモデル、IPMの精度が低下することを示した。また、平均場だけではなく、瞬時的に発生する大規模な非定常現象の可視化を行った。都市キャニオンにおいては、平均場では現れない大規模な上昇流（フラッシング）、下降流（キャビティー渦）が間欠的に発生していること、大規模なスパン方向変動が発生していることを示した。これらの現象は、都市キャニオンにおける乱流統計量の空間分布の形成、運動量輸送に大きく寄与していることを明らかにした。

这项研究为在城市区块中形成的流场创建了一个LES数据库，并使用它来评估城市气流的湍流模型。 2017年，我们致力于提高LES数据库的准确性，使用LES数据库对城市气流的结构分析以及湍流模型的评估。 1）我们研究了LES数据库和晶格分辨率的高精度SGS模型对LES分析对城市峡谷气流的准确性的影响。结果表明，特别是晶格分辨率对LES分析的准确性有重大影响。通过将构成Urban Canyon的建筑模型块设置为将建筑模型块分为32的晶格分辨率，创建了一个足够可靠的LES数据库。 2。使用LES数据库对城市气流进行结构分析，并使用高度精确的LES数据库对湍流模型进行评估，城市峡谷气流和K-ε模型的结构分析。我们对先前对雷诺应力转运方程的平衡结构进行了进一步详细的考虑。在Urban Canyons中，Reynolds应力传输方程的压力扩散项与生产项和压力应变相关项大致相同，这表明局部平衡的假设忽略了对流项和扩散项无效。此外，显示在降低了雷诺应力的梯度扩散近似时，用于对压力应变相关项进行建模的Rotta模型IPM的精度降低。此外，不仅是平均场，而且还可以看到即时发生的大规模不稳定现象。在Urban Canyons中，显示出大规模上游（潮红），下游（袖口涡旋）没有出现在平均场中，并且发生了大规模跨度的变化。据表明，这些现象对城市峡谷和动量运输中湍流统计的空间分布形成显着贡献。

项目成果

PIVを用いた都市キャニオン内外における流れ場の測定（その1）熱線風速計との比較によるPIVの測定精度に関する検討

利用PIV测量城市峡谷内外流场（第1部分）PIV测量精度与热线风速计的比较研究

• 发表时间: 2016
• 作者: 中島慶悟;大岡龍三;菊本英紀;小林真太朗
• 通讯作者: 小林真太朗

LESデータベースを用いた都市キャニオンにおけるレイノルズストレスの勾配拡散近似に関する検討

基于LES数据库的城市峡谷雷诺应力梯度扩散近似研究

• 发表时间: 2015
• 作者: 中島慶悟;大岡龍三;菊本英紀
• 通讯作者: 菊本英紀

様々な温度成層条件下の都市キャニオン内外におけるLESと標準k-εモデルの比較

不同热分层条件下城市峡谷内外LES与标准k-ε模型对比

• 发表时间: 2015
• 作者: 中島慶悟;大岡龍三;菊本英紀
• 通讯作者: 菊本英紀

STUDY OF GRADIENT DIFFUSION APPROXIMATION OF REYNOLDS STRESS WITHIN AND ABOVE AN URBAN CANYON USING LES DATABASE

城市峡谷内外雷诺应力梯度扩散近似的LES数据库研究

• DOI: 10.3130/aije.80.1083
• 发表时间: 2015
• 期刊: Journal of Environmental Engineering (Transactions of AIJ)
• 作者: 中島慶悟;大岡龍三;菊本英紀
• 通讯作者: 菊本英紀

Evaluation of Reynolds-averaged Navier-Stokes modeling for flow within and above urban canyon using large-eddy simulation

使用大涡模拟评估城市峡谷内部和上方流动的雷诺平均纳维-斯托克斯模型

• 发表时间: 2015
• 作者: Keigo Nakajima;Ryozo Ooka;Hideki Kikumoto
• 通讯作者: Hideki Kikumoto