Hitomitsu Kikitsu

Flow Visualization around a Building Model by High Speed PIV

現在,建 築分野での流れの可視化 は主 に数値 シ ミュ レーションと風洞実験において行われている.建 築分野 での流れの可視化で扱 う流れは,部 材まわ り,ベ ランダ や手摺 りまわ り,人 体まわ り,室 内気流,単 独建築物 ま わ り,連 立建築物,建 築物群,市 街地上空の流れまで, 対象 とする流れのスケールの範囲は きわめて広い.数 値 シミュレーションでは計算機の演算能力に依存するもの の,最 近では低 レイノルズ数ではあるが実物スケールの 建築物 まわ りの流れや市街地上空の流れのシミュ レー ション1)が報告 されて きている.一 方,風 洞実験 におい ても,実 物あるいは実物大模型,縮 尺が数10分 の1の 建築部材模型,数100分 の1の 建築物模型,数1000分 の1の 市街地模型までさまざまなスケールの模型を用い る.い ずれにして も模型の大 きさは数cmか ら数10cm 程度はあ り,物 体 まわ りの流れを可視化するにはその領 域が100cm2~1m2程 度の広 さになる.こ れは建築分野 の風洞実験で使用する風洞のスケールに大 きく依存 して いると考えられる.最 近では,計 算機の能力の向上,PIV の技術が発展により,こ れまでより高速度で連続的にか つ広領域の時系列PIVが 可能になって きた.こ のため 建築分野で も風洞実験において建築物模型まわ りの複雑 な流れの変化 を捉えることがで きるようになってきた. 風工学の分野で も立方体を含む角柱 まわ りの流れ場に関 するい くつかの研究2-5)が報告されている. 建築物の耐風性能を評価する場合,建 築物まわ りの流 れを評価するだけでなく,そ の流れによって建築物に作 用する風圧力や空気力,建 築物の応答 といったものを計 測 し評価す ることが必要 となる.そ のため建築物まわ り の流れの可視化 と圧力や応答の計測 を同時にできれば, 建築物に作用する風圧性状やその応答性状の理解に非常 に役立つ と考えられる. 筆者 らは建築用の風洞において,風 圧計測実験や振動 応答計測実験 と高速度カメラを利用 したPIVに よる建 築物模型まわ りの流れの可視化実験を併用 して行ってい る.こ こで は,建 築物模型を用いた時系 列PIVの 事例 を紹介す るとともに,建 築分野での時系列PIVの 有用 性について報告 したい.