市街地風環境予測のための流体数値解析ガイドブック
−ガイドラインと検証用データベース−

Guidebook for Practical Applications of CFD
to Pedestrian Wind Environment around Buildings



流体数値計算による風環境評価ガイドライン作成WG(委員名簿
Working group for CFD prediction of pedestrian wind environment around building

日本建築学会
Architectural Institute of Japan

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本書の目的

近年、コンピュータの高速化及び流体解析コードの普及に伴い、CFDを利用したビル風等の市街地風環境の予測・評価が実務の場でも広く行われるようになってきました。ビル風の予測は長い間、風洞実験により行われてきました。風洞実験は、風工学あるいは流体力学の知識を有する専門家でないと実施することが困難でしたが、最近のCFDソフトの普及により、これらの専門的な知識を有しなくとも比較的容易に、何らかの数値解析結果を出すことが可能となってきました。そのため、信頼性の低い解析結果に基づいて実際の風環境の評価が行われてしまう可能性も指摘されています。
 このような背景を踏まえ、本会・環境工学委員会・空気環境小委員会(当時)に風環境数値計算WGが設置され、市街地風環境の予測にCFDを適切に利用するためのガイドライン、及び数値解析結果を検証するためのデータベースの整備を目指し種々の検討を行ってきました。
 今回、本WGでの活動成果をまとめた「市街地風環境予測のための流体数値解析ガイドブック−ガイドラインと検証用データベース−」が刊行されることになりました。このガイドブックは、第1編「風環境の予測・評価と流体解析技術の解説」、第2編「各ベンチマークテストの結果」、第3編「市街地風環境予測のための流体数値解析の利用に関するガイドライン」で構成されており、主として建築技術者、設計者等で、既にCFDによる風環境の予測・評価に携わっている方,及びこれから取り組もうとしている方を対象にしています。

検証用データベース

本ガイドブックの編集に際して、単体建物から実在市街地、樹木までの計7種類のテストケースを対象とした風洞実験・実測結果が検証用データベースとして整備されました。ガイドブックには、10以上の研究機関で実施された膨大なCFD解析結果の相互比較の結果が使用した計算条件も併せて掲載されています。これらの結果はCFDコードのチェックやCFD初心者が最初に取り組む例題として、大いに活用していただけるものと考えております。詳細につきましては、ガイドブックをご覧下さい。

以下は、ベンチマークテストの計算を行うために必要な境界条件や実験結果が記載されたデータファイルです(エクセル形式)。また複雑な市街地形状を対象としたCase D〜Fについては、市街地形状のCADデータも用意されております。自由にダウンロードしてお使いいただいて構いませんが、論文等で計算結果との比較を公表される際には、本データベースを利用した旨を必ず明記して頂きますようお願いいたします。

test case dataset ガイドブックの参照ページ 参考文献
A 2:1:1角柱周辺流れ(2:1:1 shape building model) Data file :CaseA(1_1_2).xls 結果:P60-92
要領:P174-177
[1][2]
B 4:4:1角柱周辺流れ(4:4:1 shape building model) Data file : CaseB(4_4_1).xls 結果:P93-106
要領:P179-184
[3]
C 単純建物群モデル(Simple Building blocks) Data file : CaseC(City_blocks).xls 結果:P107-115
要領:P184-187
[4]
D 街区内に建つ高層建物モデル(A high-rise building in city blocks) Data file : CaseD(Highrise+Blocks).xls
CAD File(DXF) : CaseD_dxf.zip
CAD File(MCD) : CaseD_mcd.zip
結果:P116-128
要領:P187-191
[5][6]
E 新潟市内低層建物密集地(Building complexes with simple building shape in actual urban area (Niigata)) Data file : CaseE(Niigata).xls
CAD File(DXF) : CaseE_dxf.zip
CAD File(MCD) : CaseE_mcd.zip
結果:P129-140
要領:P191-196
[7]
F 新宿副都心高層ビル群(Building complexes with complicated building shape in actual urban area (Shinjuku)) Data file : CaseF(Shinjuku).xls
CAD File(DXF) : CaseF_dxf.zip
CAD File(MCD) : CaseF_mcd.zip
CAD File(STL)* : CaseF_stl.zip

*STLファイルは円筒状の解析領域になっており、一部の市街地形状が簡略化されています。
結果:P141-145
要領:P197-201
[8]
G 樹木周辺の流れ(Two-dimensional pine tree) Data file : CaseG(Tree).xls 結果:P146-153
要領:P201-204
[9]


H 等温及び非等温境界層流中の単体建物モデル周辺の流れ場・拡散場(Flow and concentration fields around a building within non-isothermal and isothermal boundary layers) このデータベースは東京工芸大学GCOEプログラムのHPにおいて公開されています。 [10]

参考文献

[1] 環境工学委員会・空気環境小委員会・風環境数値計算WG:CFDを利用した高層建物周辺の風環境予測手法の開発, その1:ベンチマークテストによる各種K-εモデルの相互比較, 日本建築学会技術報告書, 第12号, 119-124, 2001.1

[2] 石原孟,日比一喜:高層建物周辺の流れ場の乱流計測,日本風工学会誌,第76号, pp55-64. 1998

[3] 白澤多一、富永禎秀、義江龍一郎、持田灯、吉野博、片岡浩人、野津剛:CFDを利用した高層建物周辺の風環境予測手法の開発 (その2) 4:4:1角柱モデルを対象とした各種改良k-εモデルの相互比較,日本建築学会技術報告集,第18号,169-174,2003.12.

[4] 富田貴美、富永禎秀、持田灯、野々村善民、義江龍一郎、片岡浩人、野津剛、白澤多一:建物周辺気流のCFD予測に関するベンチマークテスト(その3) 複合建物モデルにおける各種計算条件が予測精度に及ぼす影響,日本建築学会大会学術講演梗概集(東海),773-774, 2003.9

[5] 義江龍一郎,富永禎秀,持田灯,皆川淳,片岡浩人,吉川優:モデル市街地に建つ高層建築周辺気流のCFD解析(その1)実験および計算概要と各種計算条件が計算結果に及ぼす影響,日本建築学会大会学術講演梗概集,817-818,2005.9

[6] 富永禎秀,義江龍一郎,持田灯,片岡浩人,吉川優:モデル市街地に建つ高層建物周辺気流のCFD解析 (その2)解析コード及び乱流モデルの違いが解析結果に及ぼす影響,日本建築学会大会学術講演梗概集,819-820,2005.9

[7] 富永禎秀,持田灯,張本和芳,片岡浩人,義江龍一郎:CFDを利用した高層建物周辺の風環境予測手法の開発 (その3) 実在市街地モデルを対象としたベンチマークテスト,日本建築学会技術報告集,第19号,181-184,2004.6

[8] 富永禎秀,持田灯,片岡浩人,張本和芳,野津剛:建物周辺気流のCFD予測に関するベンチマークテスト (その5) 新宿副都心を対象とした風洞実験・実測との比較,日本建築学会大会学術講演梗概集(北海道),833-834,2004.8

[9] 岩田達明, 木村敦子, 持田灯, 吉野博:歩行者レベルの風環境予測のための植生キャノピーモデルの最適化, 第18回風工学シンポジウム論文集, 69-74, 2004

[10]田中英之,義江龍一郎,白澤多一,栗田 剛,小林 剛:逆流を伴う非等温流れ場における風速・温度・濃度の同時測定方法,日本建築学会環境系論文集 NO.628 P.799 2008年6月