建屋·地形複合条件下に適用できる排ガス拡散予測のための数値モデル－単純建屋·尾根地形への適用

摘要

大気中の排ガス拡散予測では、従来、風洞実験や経験的な拡散モデルが適用されてきた。一方、最近の計算機性能の向上、数値計算手法の発展にともない、排ガス拡散に及ぼす建屋·地形影響を対象とし、乱流モデル等による数値モデルの適用が考えられるようになってきた。例えば、乱流モデル等を用いた数値計算としては、複雑地形を含む野外の気流·拡散実験を対象に数値モデルを開発した例がある。さらに、煙突からの排ガス拡散に及ぼす地形影響を予測する数値モデルが開発され、実際の環境アセスメント等へ実用化されている。これらの数値モデルでは、乱流モデルを用いた静力学近似による気流計算を行い、その後に気流計算結果を入力として粒子モデルにより拡散計算が行われている。以上の静力学近似による数値モデルの適用対象は、鉛直方向の速度等の変化が小さい地形条件下のみの気流および拡散への適用に限られる。地形に加えて建屋の複合条件下へ数値モデルを適用するためには、静力学近似に基づかない数値モデルを開発する必要がある。そこで、本報告では、地形が存在する場を解像するための座標系において新たに建屋を追加して解像するための手法を組み込み、建屋と地形が複合した場に適用できる数値モデルを構築した。実際の複雑な建屋と地形が複合した場への適用に先立ち、本報告では立方体形状の建屋および二次元的な地形である尾根に適用するとともに風洞実験とも比較した。