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都市・建築環境解析学 / Numerical Analysis of Indoor and Outdoor Environment

単位数: 2. 担当教員: 後藤 伴延, 石田 泰之. 開講年度: 2024. 開講言語: JE.

授業の目的・概要及び達成方法等

Google Classroomのクラスコードは工学研究科Webページ
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html
(大学院シラバス・時間割・履修登録)にて確認すること。

数値流体力学(Computational Fluid Dynamics)に基づく乱流数値シミュレーションと放射解析を中心とする室内気候、市街地気候、都市気候の解析手法について解説する。さらに数値解析の特徴を活かして、解析結果から室内空間や都市空間における熱汚染や空気汚染の発生メカニズムを構造的に明らかにするために近年開発された評価指標や分析方法を説明し、これに基づく合理的な環境デザインの事例を紹介する。

Microsoft TeamsかGoogle Meetを使用。接続先URLはGoogle Classroomで通知。

授業の目的・概要及び達成方法等(E)

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")

Turbulent diffusion strongly influences the wind environment in urban area, wind loading on structure, thermal environment and air quality in and around buildings. An introduction is given to CFD simulations of airflow related phenomena in and around buildings using various turbulence models, namely standard and revised k-e models, ASM, DSM and LES. Canopy flow models for reproducing aerodynamic effects of flow obstacles whose sizes are smaller than computational grid cell is also introduced. Emphasizes are placed on the performance of these models and the essentials of modeling techniques when they are applied to complex flowfields related to built environment. Furthermore, the way how the turbulent flow simulations can be utilized for environmental design is also provided.
※This Class will use "Microsoft Teams" or "Google Meet".
  The URL is notified by "Google Classroom".

授業計画

1)乱流拡散と環境形成
2)レイノルズ方程式
・勾配拡散近似 
・kの輸送方程式の導出
3)k-ε型2方程式モデルの概要
4)k-ε型2方程式モデルの問題点とその改良
5)DSM
6)ASM、WET
7)浮力効果のモデリング
8)LES
9)境界条件
10)Canopy Flow のモデリング
11) 放射解析
12) 地表面熱収支・メソ気候モデル
13) メソ・ミクロ統合解析
14) 都市空間の熱収支分析
15) 換気効率と温熱環境形成寄与率

授業計画(E)

1): Classification of modeling approaches of turbulent flows
2): Concept of eddy viscosity model and basic equations of k-e model
3): Drawbacks of standard k-e model and its revisions for wind engineering
4): Modeling for DSM, ASM, WET and LES
5) :Modeling of aerodynamic effects of small obstacles existing within the real urban space
-trees, small buildings, moving automobiles and pedestrians-
6): Modeling of transport of snow around buildings
7): Prediction of wind and thermal environments at pedestrian level in urban areas
8): Coupling Mesoscale Meteorological Model with engineering CFD models

授業時間外学習

到達目標や授業内容に応じた準備学習が求められる。履修者が自ら主体的に計画と目標を立て、自律的に準備学習に取り組むことを期待する。

授業時間外学習(E)

Students are required to prepare for class according to the goal and contents of each class. Students are strongly expected to voluntarily develop a plan and goals and to undertake preparatory learning.

成績評価方法及び基準

レポートと試験による。

教科書および参考書

  • CFDによる建築・都市の環境設計工学, 村上周三, 東京大学出版会 (2000) ISBN/ISSN: 4130622013
  • 都市環境学, 都市環境学教材編集委員会, 森北出版社 (2003) ISBN/ISSN: 4627552513
 これと関連したシラバス 学務情報システムで確認
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