建物に設置された集積型小型風車周りの流れの可視化

抄録

本研究は，都市環境において小型風車を導入して，風力エネルギーを回収するとともに風環境を改善することを目的としたシステムを構築することを目的としている．建物の周囲，屋上などでは，大気を流れる風の影響で様々な複雑な流れが形成される．ビル風と呼ばれる建物周囲に形成される強風は，生活環境に悪影響を与えることで問題となっている．そのため小型風車を集積し格子状に配置することで効率的かつ有効に風環境を改善することが可能であると考えられる．本論文では，局所的な風が建物に衝突する際に発生する流れを，この集積型風車によって軽減し，かつ有効に下流に流す方法を検討し，これを粒子画像計測法によって速度場を計測した．実験では，実際に使用する予定の小型風車の1/10モデルを作成し，風洞を用いて流れの変化を計測した．初めに，実機とモデル風車単体の後流を計測して，流れがほぼ相似であることを確認した．次に，ビルモデルの周囲の気流を計測し，平均流とRMS値を比較した．風車システムを建物前方に設置した場合には，剥離した流れの構造はほぼ変化しないが，気流が減衰していること，剥離流れ内に設置した場合には，後流には風車を通過する流れによって乱れが生じ，平均的になだらかな流れとなり，顕著な剥離泡領域が形成されず，強風の制御に有効であることを示した．