粗度要素に作用する抗カが都市境界層気流場に及ぼす影響の一考察: 積分方程式の導出に基づく抗カ係数と散逸率の関係について

摘要

都市域高温化や汚染物質停滞の問題を受けて，「都市の風通し」というキーヮードを掲げて，都市の幾何形状に応じた海風導入や歩行者空間の風環境•熱環境の評価を目的とした研究が多く行われている.しかしながら，「都市の風通し」という言葉は研究者若しくは研究テーマによりかなりの幅があり，果たして如何なる物理量，物理パラメータはよりそれを評価すべきであるのか，という点について統一的な理解は醸成されていないように思われる.そのため，観測，実験，数値計算などの手法により多くの実在都市，単純粗度形状を対象とした研究が進められていながらも，実際に風通しの良い都市を設計•構築するためにどのような要因を考慮すべきなのかという具体的方針に対して，これらの知見が十分に生かされていないものと思われる.%Momentum and energy budgets on an urban surface are investigated based on theoretical approach by deriving the budget equations. Firstly, we have introduced the integral equation for energy, which corresponds to the equation as known as Karman's integral law for momentum. These equations can explain the effect of drag force acting on roughness elements on the budgets of momentum and energy. Secondly, it is shown that the additional term appears to explain for the drag force to be able to directly absorb momentum provided out of boundary layer. Although the corresponding term does not exist in the energy budget equations, the drag force may work to increase the turbulence energy through the additional turbulence production terms. Thirdly, the relationship between drag coefficient and dissipation rate have been discussed. These quantities have positive correlation and can be an index to explain the wind velocity deficit.