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解析事例・インタビュー

株式会社WindStyle 様
建築分野でSTREAMが活躍、ビル風の予測から風力利用まで活用は幅広く

風工学のコンサルティングを行うWindStyleでは、ビル風などのシミュレーションをSTREAMを使って行っている。CFDを活用すれば、従来の風洞実験と比べて迅速に解析結果を得られる、顧客への説明をグラフィックで見せることができるといったメリットがある。さらに、建築の分野では「ビル風=風害」だけではないさまざまな使い道があるという。詳細について株式会社WindStyleの松山哲雄氏に話を聞いた。

株式会社WindStyle
代表取締役社長 松山 哲雄 氏

 WindStyleは風工学に関するコンサルティングを行う企業だ。同社代表取締役社長の松山哲雄氏は2003年に熊谷組から独立、今日に至るまで累計で約300件のコンサルティングを手掛けてきた。同社では建築物の風に関わる問題に対して、流体解析ソフトウェアSTREAMや風洞実験によってシミュレーションを行った上で、顧客に合わせたアドバイスを行っている。

 WindStyleへの依頼で現在とくに多いのは、マンションなどの高層建築物が建つ際のビル風の評価である。強風によって人が倒れたり洗濯物が飛ばされたりといったトラブル、いわゆる風害をあらかじめ予測するためのものだ。高層建築物による風害に対しては法律による規制がまだないこともあり認知度が低く、建設予定地の住民から建築主(不動産会社)や設計・施工者に問い合わせが来た段階で、建築主がWindStyleに依頼することが多いという。中でも10階建て以上の建築物の依頼が多いそうだ。

 同社のように高層建築物が周辺地域に与える風の影響について専門に取り組んでいる所はまだ少なく、大手ゼネコンが大型プロジェクトで行っている程度だという。しかし、住環境への関心が高まる中、建設前に風の影響を検討するという機運は高まりつつある。
 

モデリングのため現地調査


 ビル風のシミュレーションに際しては、CFDと風洞実験のどちらにおいても3次元モデルのデータが必要になる。建設予定の建物を中心として通常半径300~400m程度の範囲で、地形や周辺の建物、樹木などを再現する。建設予定の建物については、たいてい依頼者からCADデータを受け取るが、ほとんどの場合が2次元図面であるため、3次元モデルを書き起こす作業が必要だ。周辺の建物や地形については丸1日ほどかけて現地調査をする。中心近くの建物については屋根の形まで記録するという。市販されている航空測量のデータも合わせて使用する。こうして集めたデータや写真、またGoogleストリートビューの写真なども参考にしながら、3次元CADのGoogle SketchUp上に必要なモデリングを行っていくという。

 続いて風洞実験においては、木や押出発泡ポリスチレンなどによる手作り、または樹脂成形による3Dプリンタなどを利用して、実験用の300~400分の1モデルを作成する。そして測定したい箇所にセンサーを取り付けて、各点における風向き、および風速のデータを風洞で測定する。
 

CFDシミュレーションの手順


 STREAMでの解析においてはCADデータをSTL形式に落とし込み、メッシュを切って、境界条件はテキストファイルで入力して解析を行う。中心部は50cm刻みに、周辺部は5m刻みにといった具合で1000~2000万程度のメッシュを切り、通常は6コアのマシンで解析する。条件は最低でもマンションを建てる前と後の状態で全方位(16風向)、合計32パターンを計算する。

 以上のシミュレーション結果を踏まえ、風の流れが強い場合は木を植えたり、建物の位置や形状を変更したりといった対策を考える。そしてそれを再度CFDで検討し、対策をアドバイスする。なお、風環境の評価には村上評価という指標がある。これは、3段階の大きさの日最大瞬間風速ごとに、発生頻度を年間における日数の割合で表し、それぞれの風速ごとにランク分けするものだ。これらの数値は、実際に住民の体感を調査した結果に基づいて決められており、一定の数値を越えると許容外と判断される。これらの数値をもとに依頼者への報告書を作成したり、場合によってはSTREAMでアニメーションを作成して住民説明会で説明を行ったりするという。
 

国産なので深く使いこなせる


 松山氏が独立するときに、いくつかのCFDツールは検討したものの、やはり国産のツールのほうが深く使いこなせると考えたことからSTREAMを選んだという。「海外のツールだと場合によっては国内では対応できず開発元の国とやり取りするため手間が掛かるということもあり得ます。またテキストベースで解析の設定ができ、専用ツールを使わなくてもカスタマイズできたのも好材料でした。その後VBScriptに対応したことよって、さらに使いやすくなりました」(松山氏)。

 STREAMでの解析作業においてとくに重要なポイントとなるのは、最初のモデルの作り込みだという。これはかなり手間のかかる作業だが、モデルデータが変わると解析結果も大きく変わるという。そのため納期が短いときでも、この作業は削れないということだ。
また精度を高めようとしてむやみにメッシュを細かくするのではなく、結果を分析してどう設計に反映していくかが重要だという。「CFDの結果は平均値であり、誤差はどうしても出てくるものだと考えています。むしろ誤差特性をふまえることで、さまざまな結果の使い道があります」(松山氏)ということだ。
 

※STREAMは、日本における株式会社ソフトウェアクレイドルの登録商標です。
※その他、本インタビュー記事に記載されている会社名、製品・サービス名は、各社の商標または登録商標です。
※本インタビュー記事の内容は2013年3月現在のもので、予告なしに変更する場合があります。また、誤植または図、写真の誤りについて弊社は一切の責任を負いません。

プロフィール

 

株式会社WindStyle
設立 2003年12月
事業内容 風工学分野の研究開発、および関連技術サービスの提供等
代表者 代表取締役社長 松山 哲雄
本社 新潟県新潟市秋葉区

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