ルーバーに関するCFD解析例

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自動車道路の半地下構造部等に設置されているルーバー区間における車道内と外部との空気交換作用(呼吸作用)現象についてCFDにより解析した事例を紹介します。

ルーバー区間での呼吸作用をCFDにて解析できます。

 

ルーバー区間での呼吸作用等含めた道路空間での換気現象を、従来から換気模型実験等のノウハウを基にCFDにて解析します。

 
ルーバーが設置された自動車道路に関する呼吸作用はトンネル等の換気現象と捉え走行装置を用いた換気模型実験等が従来から行われていますが、場合によってはCFDを用いてもその現象を把握することが可能になりました。
20年以上にわたる換気模型実験を行ってきたノウハウを基にCFDによる解析を行っており、目的とする精度等により最適な解析をご提案します。

 
自動車走行中、自動車の前面の圧力が高くなり、自動車の後方が負圧となります。この圧力バランスから自動車周辺での流れが発生し、半地下構造区間ではそれが外部との空気の交換作用(呼吸作用)が生じます。この呼吸現象は自動車の走行とともに進行方向に移動して行きます。
右の図は半地下構造区間にルーバーが設置された場合の流れの性状をCFDにより解析した結果の一例です。図化したコンターは計算結果の流れ場について鉛直方向成分の大きさにより色分けしたもので、赤い部分は上方向の風速成分が高くなっている領域、青い部分は下方向の風速成分が高くなっているところです。
 


・CFDによる計算結果は正しいのですか?

こんな質問が良くあります。確かに、CFDによる計算は、その適用方法によってしばしば答えが変わってきます。そのため解析の目的や対象を十分に把握して実施する必要があります。
コンピュータを用いた流体力学(CFD)は、解析手法の一つとしての位置づけであり、流体現象の解析方法としては、模型実験による方法や現地実験による方法などがあり、これらの手法を解析する対象により使い分け、あるいは、組み合わせて適用する必要があります。
ここで紹介している道路構造物における流体解析においても同様で、CFDによる解析の妥当性を確認するため、モデル的なトンネルを想定し、従来から用いられている解析的な手法によりトンネル内の流速を計算した結果と、CFDにより計算した結果の比較検証を行っています。

モデルトンネルにおける車道内風速の解析的な計算値(換気風圧計算値)とCFDによる計算値の比較例
 
■ルーバー区間の計算例(ベクトル図)


ルーバー区間始端部

ルーバー区間終端部

ルーバー区間中間部
(拡大図、スローモーション映像)
 
 

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