模型防風林の風洞実験(II)

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(1)Title. 模型防風林の風洞実験(II). Author(s). 諸橋, 清一. Citation. 北海道教育大学紀要. 第二部. A, 数学・物理学・化学・工学編, 25(1) : 35-47. Issue Date. 1974-08. URL. http://s-ir.sap.hokkyodai.ac.jp/dspace/handle/123456789/5980. Rights. Hokkaido University of Education.

(2) . 北海道教育大学紀要（第２部Ａ）第２５巻第１号昭和４９年８月. ｌｏｆＨｏｋｋａＪｏｕｒｎａｉｄｏＵｎｉｖｅｒｉｉｏｎ（ＳｅｃｉＩＡ）Ｖｏｌｔｔｓｔｌ９７４ｏｎｌｙｏｆＥｄｕｃａｔ，２５，ＩＡｕｇｕｓ，Ｎｏ. １１模型防風林の風洞実験（）井諸. 橋. 清. 一. 北海道教育大学旭川分校物理教室. ＩＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｎｔｈｅＭｏｄｅＷｉＩＳｈｅｌ１工ｔｎｄＴｕｎｎｅ）ｅｒ ‐ｈｅｄｇｅ（ＳｅｉｉｉＭ【ＯＲＯＨＡＳ］紅ｃｈ－ＤｅｐａｒｉｔｍｅｎｔｏｆＰｈｙｓｉｄｏＵｎｉｖｅｒｉｉｏｎｃｓｔｔｓｙｏｆＥｄｕｃａ，ＡｓａｈｉｋａｗａＢｒａｎｃｈ，Ｈｏｋｋａ，Ａｓａｈｉｋａｗａ. ＡｂｓｔｒａｃｔｌｔｉｌｌｋｎｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｗｉｉｉｎｇｏｆｔｈｅｍｅａｎｓｗｅｎｄｂｒｅａｋｈｅｄｇｅｉｓｅＨｅｃｔｖｅｆｏｒｔｈｅｄｅｃｒｅａｓＣｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈａｔｔｈｅｓｈｅｌｔｙ．ｔｗｉｎｄｖｅｌｏｃｉｅｒ ‐ｈｅｄｇｅｈａｓｔｈｅｓａｍｅｅ任ｅｃｔｏｎｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆ. ｉｅｖａｐｏｒａｔｏｎｆｒｏｍｔｈｅｗａｔｅｒｓｕｒｆａｃｅ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｉｎｄｔｕｎｎｅｌｎａｗｉ．Ｕｓｉｎｇｔｈｅｈｅｄｇｅｓｗｉｌｈｈｆｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎｗａｔ２〇～４０％ｃｏｓｅｎｅｓｓ，ｔｅａｍｏｕｎｔｏｓｌｅｓｓｔｈａｎｉｎｔｈｅｆｂｏｈ．０Ｏ％ｃｌｏｓｅｎｅｓｓａｎｄｎｏｈｅｄｇｅ，工ｔｃａｎｂｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｔｈａｔｔｈｅｃａｓｅｏｔｈｔｈｅｈｅｄｇｅｗｉｔ. ｄｅｃｒｅａｓｅｏｆｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｉｌａｓｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｅｏｆｍｅａｎｖｅｌｏｃｉｓｅ賃ｅｃｔｉｖｅｆｏｒｔｈｅｗｉｔｙｎｄｂｒｅａｋａｓｗｅｌ．ｌｎｔｈｉｈｂｆｂｌｔｉｄｈｆｓｐａｐｅｒｉｄｈｍｏｒｅｅｅｒ１ｔｘｍｅｎｓｔｔｐｏｎｏｖｅｗａｎｔｅｕｒｕｅｎｃｅａｖｅｅｅｎｏｎｅｒｏｍｔａｐ，. ｉｎｔｉｔｙｗａｓｍｅａｓｕｒｅｄｂｅｈｅｎｓｉｎｄｔｈｅｓｈｅｌｈｅｄｇｅｔｅｒ ‐ ，. Ｆｒｏｍｔｈｅｒｅｓｕｌｉｔｓｏｂｔｉｏｎｔｗａｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｅｖａｐｏｒａｔｎｅｄａ，ｉｆｒｏｍｔｈｅｗａｔｅｒｓｕｒｆａｃｅｗａｓｄｕｅｍｏｒｅｔｏｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｙｔｈｅｗｉｎｄｖｅｌｏｃｉ，. １，. 緒. 言. 風洞内に防風林の模型を設置し，その後方に水漕をおいて，気流による水の蒸発と防風林の密閉）これは蒸発液面からの乱流物質移動に関する筆者度との関連を調査した結果をさきに報告した１．の一連の実験である．防風林の機能については農業気象の見地より，また蒸発液面の乱流物質移動に関しては伝熱工. 学，化学工学の部門で活発に研究されているテーマであるが，この両者を結びつけて，主流気流の乱れの大きさが蒸発液面からの物質移動に与える影響を明らかにするのが，この研究の目的である，. ．. 気流の測定に関しては，今回より熱線風速計を使用できるようになったので，風洞内気流の特性や防風林の後方の乱れの状態を，データレコーダやレベル計等を利用して解析した，実験結果のデータ解析には相当の日時を要するので，今後順次報告を続ける予定である．前報で報告した防風林後方の水槽からの蒸発量が，防風林の密閉度と気流方向の水槽の長さによ. る理由としては，防風林後方の乱れの分布状態が，位置や防風林の型によって，特色づけられることがあげられる，水槽からの蒸発量は，境界層の乱流域での乱れの強さがその要因であることが判８回例会（札幌，１９７３年１２月）にて一部講演発表，日本農業気象学会第２.

(3) . 諸橋清一. ３６. 明したので，それを報告する，. ２．実験装置および方法ｎ，測定部は４０×４０ｃｍ２であ使用した風洞は，当研究室の循環型ゲッチソゲソ風洞で，全周ｌｏｉ. る．ハードボード板を地表面として測定部の中央の位置に設置し，その先端に模型防風林をおいた．ハードボード板に埋めこんだ浅い水槽を，防風林の後方において蒸発量を測定した前回の場合は，防風林の前に乱れ発生のための山型をとりつけて実験を行なったが，今回の実験ではそれを外して実施した．Ｆｉｇ．１に概略図を示す，風洞測定部で物体をおかずに，風洞内気流本来の乱れの強さを測定した結果では，乱れの強さは. １～３％と比較的大きい方であり，また測定部の領域内では乱れの減衰は問題にならぬ程なので，特に平板の先端に乱れ発生のための山型をつける必要は認めなかった，）で測定した前回の値と熱線風速計２～６ｍ・ｓｅｃ‐１の風速での風洞気流の乱れの強さを熱拡散法２，ｌｌＴｂａｅに示すで読んだ今回の値とを． ′ ′ ′ ′ ′ ′ ′ ′. ／. ５０《←÷１ｃｍ. ｝. . . . ０５０ｍ－－（－－－一一一４. う. . Ｚｏ－. 防離. . 水糟の位置. 乱れ発生オ反. ｕ」ＬＵ且山Ｂ，防風林. 風洞測定部におかれる厳反，. Ｆｉｇ．１風洞および実験装置Ｔａｂｌｅｌ主流の乱れの強さ. 乱れの強さ熱２０２，２３０，４０３，９５３，３０４，５４０，. 拡. 散００２９．. ００２４．. 法. ／！瀞 … ／▽ １熱. 線. 風０００９０，０００８１，０００８３，０００８６，. 速. 計.

(4) . 模型防風林の風洞実験. ３７. ２Ｊ模型防風林高さ３ｃｍの薄板を風路の幅４０ｃｍにたてたものを密閉度１００％の防風林とし，アルミニュー. ム管や鉄線で径の数倍の間隔を空けて横に並べたものを中間の密閉度の防風林として使用した今，回の実験では，その中から数個選んで実験に供し．気流中におかれたときの後方の境界層中の乱れ，の特性をみることにした．. 前回の実験では，水槽からの蒸発量の測定を行なったのであるが今回は気流の乱れに主眼をお，いているので，防風林の後方に水槽はおかず，前回の蒸発量のデータと今回の実験で蒸発面の位置. に相当する領域で，その垂直方向の乱れの強さの分布のデータとを一緒にまとめて解析をした防．風林の模型の規格を今一度Ｔａｂｌｅ２にあげる，Ｔａｂｌｅ２. 模型防風林の型名．. 密閉度（％）. ・. 棒の直径 α （ｍｍ）. 棒の間隔 ”〆（ｍｍ）. １０００，. α３．Ａ，. ２０Ｏ，２５２，. ，Ａ２，Ａ３・. 模型防風林の規格. ３２，３２，. ３３８，. ，Ｂ，，Ｂ２. ２０Ｏ，２５２，. ．Ｂ８. ８３３，. ５ｄ４４. ３２，２５，２５，. ５ｄ. ２５，. ３α. ３ｄ４ｄ. は今回の実験で背後の乱れの分布を調べたもの，高さはいずれも３ｃｍ，１列並べ，. ２２気流の測定. 風速計には. ＤＩＳＡ５５Ｄ０５定温度式熱線風速計を使用した. ．熱線は太さ５〆，長さｌｍｍで ′ はシンクロある．風速計の出力から，平均風速万はディジタルボルトメーターで変動風速 “ ，スコープでモニタ【し，実効値はＹＨＰ３４００Ａの真の実効値電圧計で読んだこの実効値電圧計．はＤＣ出力端子を有する．. オフライン方式としては，熱線風速計のＤＣ，ＡＣ出力をＴＥＡＣ４１０のデータレコーダに収録しておき，再生時には変動風速のＡＣ成分を実効値電圧計につないでＤＣ変換したものをさき，の平均風速を表わすＤＣ成分と一緒に記録計に入れたまたＡＣ成分はＢ＆Ｋの１／３オクター，ブの周波数分析器を通して高速度レベル計で実効値の周波数分析をした．. 記録計. しも－ダ熱線風速計. １加速度計１ｌ増. 増幅器. 幅器ｆ. スペクトル. スペクトル１ｌノータ. １レベル計１. Ｆｉｇ，２測定装置のブロックダイヤグラム.

(5) . 諸橋・清一. ３８. 熱線プローブは風洞の外部よりトラバースして点測定を実施した，測定器のブロックダイヤグラムをＦｉｇ．２に示す．，. ２３風洞壁面の振動，風洞を運転しているとき，胴体壁面の僅かな振動でも，中を流れる主流の乱れに影響を与えるものか否かを検するために，胴体の壁面に加速度計プローブをとりつけ，レベル計につないで分析をした，. ２４水槽からの蒸発．前報で述べたように，水槽からの蒸発量は風洞内に設置する前後の重量を直示天秤で計量してその差から求めた水槽は深さｌｃｍ幅１５ｃｍで気流方向の長さが，３，１２，２４ｃｍの４種類で，６，. ．. ある．癌紙を重ねてつめ，水を充分含ませて蒸発面とし，恒率乾燥の条件から外れぬように注意した．. ，. ３，実験結果および考察風洞内気流の本来の乱れをみるために，測定部の中心に障害物をおかず，流れ方向に熱線を移動してその値を読みとった．Ｆｉｇ，３にそれを示す，測定部の範囲では，乱れの強さの値は全く一様とみなしてよいことが前の実験からいえる．前回，熱線を測定部において，後流の一点で気流の温ＬＬＩ . Ｕ＝３４ｍ，ｅｃ一ｓ．. ＩＵ＝５ ‐ ４ｍ，ｅｃｓ．. Ｕニヨ，３ｍ，ｓｅｃ一. Ｕ；２ｌ３ｍ・ｃ‐ ｓｅ．. 凡人一二聾ｉ. Ｌ. . １２００，. ＞１０抄＜（ａ｝. ｄ｝. （ｃ）. （ｂ）. ８１％，９％，（ｂ）は０）は０ａ，Ｆｉｇ．．３風洞気流の平均風速と乱れの実効値の記録．（強さ８ｄ０６８％の乱れの（）は０ｃ．，３％，（）は，Ｔａｂｌｅ３主流の乱れの強さ. 乱れの強さゾ扉／▽ 熱１３２，１１２，. 拡. 散００７０．. ９Ｏ，８８，. ０７２０，. ６Ｏ，４４．. ００７５，. ‘ ）のデータによる，Ｓ２. 法. 熱. 線. 風. 鰍皿溺. 速. 計.

(6) . 模型防風林の風洞実験. ３９. 度分布を熱電対で測定した値と，熱線風速計で測定した今回の値とを比較すると熱拡散法によっ，た前回の測定値は２～３倍も今回の値より大きくなっている，熱電対の起電力を電位差計で測定し，較正した温度目盛に変換して後流の温度分布を図形化し，それから幾何学的に乱れの強さを求める熱拡散法では技術的な困難とそれに伴う誤差の累積があ，るとして ′も，両者の違いは大きい，熱拡散法で使用された熱電対線の周波数特性や電位差計を含む回路の時定数と，熱線風速計の回路の中で乱れの強さを求めるために使用される実効値電圧計の応. 答時間にも問題点があるものと考えられる両者の違いについては更に検討して報告をしたい参．）の実験で観測された両者の値をまとめてＴａｂｌｅ３に示すこれによると９ｍ・ｓｅｃ「の考として谷２．１では逆に小さ目になっているその理風速まででは熱線風速計による値の方が大きく１２ｍ・ｓｅｃ－，，. 由としては送風機の回転からくる風速の脈動を原因の一つとしてあげているが熱電対と熱線風速，. 計の応答性に問題点があるものと考える．. ３１主流の乱れの特性，熱線風速計の出力は無風時のＤＣ電圧をＶｏとし，風速があるときのＤＣ電圧をＶそのとき，の変動風速を表わすＡＣ電圧を，真の実効値電圧計に入れてその値をＶ脳β とするとメＫｉｎｇ３）の／；罪／▽ は次のように表わせる法則をもとにして，乱れの強さ，．. １（）０％を乗ずればよい，０％表示にするときは両辺に１ＤＩＳＡの熱線風速計は，トランジスタ回路で５０ＫＨｚまでの周波数特性を有しているが，周波. むく１伽ｓｅｃ－（室内気流）. １Ｕ＝３９５憎ｓｅｃ－，. （ａ）. ｄ（）. Ｈｚ. ‐ ３０. １－・ｔｊ＝２２．ｏｍｅｃｓ．. ｂ（）. 『０. Ｕ＝４３０ｍｓｅｃ一，，５０…. Ｈｚ，. （ｅ）. Ｈｚ. ′ －２ぬ０ ‐ ３０. ，汀；３４０卿ｓｅ，. ）（ｃ . . Ｕ＝５４・０ｍｓｅｃ一， . Ｈｚ・. Ｆｉｇもの周波数分析（ＲＭＳ表示）．４風洞気流の乱れ. （／）. ，.

(7) . . チ諸 . ４０. ・橋一湾. 数領域を拡げることはノイズレベルを増すことにもなる．バンドフィルタやシソクｐスコープ，レベル計等で変動風速分のＡＣ出力を分析した結果，６ｍ・ｓｅｃ‐１までの実験範囲の風速では，１００ＯＨＺ以上の成分をｃ通しても差支えないことが判明したので，以後はこの条件で風速測定を行なっ ′ たＦｉｇ４は各風速での熱線風速計のＡＣ成分｛”）を１／３オクターブフィルターで分析したも. ．．のである．周波数の下限は４０Ｈｚであるので，乱れの成分の要因をなすと思われる４０Ｈｚより低ベい周波数成分・は確かめられなかった．縦軸はフィルタを通したＡＣ成分を実効値電圧の値でレル計と連動して分析したものである．. （）は風洞のモーターが停止状態で，室内気流の静穏なときである．風速は較正はできなかったａがｃｍ，ｓｅｃ「のオーダ【であろうこのような低風速の室内気流で，６０ＨＺにピークが生ずる原因．. ′ ０４. 、. Ｃｏ冨ｎｉ雪美；. も. Ｈ励ｏｎｅｃｏｙ. 匂. ｌ）による）ｉｒｒｓｓｔ風洞（Ｂｒａｄｓｈａｗ，Ｆｅｔ×９ｆＦｉｇ，５Ｎ，Ｐ，Ｌ．の１３ｆＢーｅｑｕｅｎｃａｄｅｆｒｅ６ｌ１２；４Ｗｉｄｍｉｌｌｎ１ｒｌ２. ｉ１廟 ”. ′Ｆ）（. ｎ／＼ハ. ｂｉｔａｒｒｒａｙｌｅｓｃａ. ノ＼Ｌ. １. Ｓｐｄ１４１／ソｅｅｓｅｃＦａｎｓ５４０ｒＰ，ｍ，．ｌ１２２３ＷｉｎｄｍｉｒｍＰ，・・. ＼. ＼. ．. ４）による）ｉＢｒｈａｗ，ＦｅｓｓｒｒａｄｓＦｉｇ，６１３ｆｔ×９ｆｔ風洞の変動風速のスペクトラム（，. 縦軸は乱れの強さを表わす因子．.

(8) . 模型防風林の風洞実験. ４１. Ｕ＝４２ｍ・ｓｅｃ一，. 滋ｏ４， . ０２，. １ＫＯ８．. １ＫＨｚ. Ｆｉｇ，７風洞気流の変動風速の帯域周波数レベル，各周波数帯域で熱線風速計のＤＣ，ＡＣの電圧から乱れの強さを求めた値，. については解明できなかった．ｂｆ（）より（）までは，風洞のファンを駆動させて風速を順次あげて分析したものである. 一様な周波数特性を示し，風速に比してその周波数域が広がるのは熱線風速計の特性通りであるが実，，験に供した当研究室の風洞の特性も，４０Ｈｚより１００ＯＨＺまで一様なことがいえるＢｒａｄｓｈａｗと，. ４）Ｆｅｒｒｉｓｓ. ｉＩＰｈｙｓがイギリスのＮａｔｉＩＬａｂｏｒａｔｏｒｙの低速風洞について測定した結果ではＦｉｇｏｎａｃａ．５の１３ｆｔｘ９ｆｔ風洞に関するＦｉｇ．６のデータがある，その結果は，ファンや風車のブレードの影. 響が２０ＨＺ. 以下の周波数にはっきり認められるＮａｉＩＬａｂｏｒａｉｔｔｏｒｙの風洞の乱れの強ｏｎａＩＰｈｙｓｃａ，０５～０１８さは０％の囲範で者筆一の洞よダ風りは桁オがーー小さい，従って，ファンの低速運転．，，. 時には，乱れの成分は低周波数に特に顕著に表われるものであろう筆者の使用した周波数分析器，では４０ＨＺ以下の低周波数成分は測定することができないので，別にバンドフィルターを通して. 特定の周波数域毎での乱れの強さを求めてみたＦｉｇ．７にみられるように８０ＨＺ以下の成分が大．きく影響していることがわかる，さきに１３オクターブ分析では４０ＨＺ附近にピーク値が表われ／８Ｈｚ～４０ＨＺの間にピーク値が存在するのであろう風洞のフン動力ぬことから考えてみて，０，ァ，. であるモーターは変速機と直結していて，その回転数は１４１０ｒｐｍで最低速は３１１ｒｐｍである．. ファンは羽根を４枚有しており，ファンのシャフトやブレードの回転数とピッチを考えると５６，，Ｈｚと２３５Ｈｚの周波数成分が有力な要因と考えてよかろう，. ，３２風洞胴体の振動．風洞の胴体部の振動の様子をみるため，内部の壁面に加速度計ピックアップをおいてそのエネ，ルギースペクトラムを調べてみたＦｉｇ．８にみられるように主要成分の周波数は２００ＨＺ以下で，. あり，風速によるスペクトラムの形の違いはないモーターの回転数の増加に応じて全体にレベ．，. ルが上がってはくるが，風洞内気流の乱れを左右する程の大きさとは考えられない本来そのよう．. 弾５０. ）. ００Ｈｚ. ５００. １０００. Ｆｉｇ．８風洞壁面の振動スペクトラム. ２Ｕ００. ５０００.

(9) . 諸橋、清一. ４２. なことがないように設計されていなければならない，この問題は振動する平板の境界層の様子として別にとりあげて研究されるべきものである．ただ，熱線プローブを保持するときに，胴体の振動・は特に上でが直接伝わらぬように留意しなければいけ・ない，低速気流乱れの小さな流れのときに，述の条件が肝要である，３３防風林後方の水槽からの蒸発，前報の実験データを防風林の型と関連してＦｉｇ，９にまとめてみた．高さ３ｃｍの模型防風林の５ｃｍ，気流方向に長さが防風林の高さの１後方に幅４．，２，４，８倍長の水槽を底板に埋め，防風林. ＥとしてＥ／Ｅｏの値をのない状態で水槽全面からの蒸発量をＥｏ，防風林をおいたときの蒸発量を求めて蒸発抑制の効果の目途とする．丑短ｏの値が１であれば効果はなく，１より大であれば逆効. 果となる，防風林の後方で水槽の長さが増せば水槽の蒸発面上の流れは次第に主流の流れの状態に復し，Ｅ／Ｅｏの値は防風林の型によらず全般的に１に近付く筈である，密閉度１００％の場合は，防風林に近い距離の範囲内では乱れも速度もかなり減衰しているので，蒸発抑制の効果がはっきりと認められる．また密閉度が２０～３５％程度の防風林では減速効果は１００％の密閉度の防風林より劣っていて００％の防風林も，乱れを比較すれば小さく，やはり蒸発量はＥｏより小さくなっている．密閉度１ではその直後では乱れの小さい範囲があるが，後方では大きな乱れとなり，その強さは減衰しない. まま影響をかなりの距離に及ぼすので，蒸発量は却って増大すると前回の報告においては推論をした，. ｌ－Ｕ＝５ｍｅｃｓ，. . 繭，ｅｓｃＡ． ○ ，Ａ２， △ ．Ａ３ロ． ●，Ｂ， ▲，Ｂ２Ｂ３１１，Ｘ α３. ＼／. 灘．０・. ＼ゞ…も. ・. ｈ８. ｈ４. Ｌ嫌 . “. ４ｈ. 水槽の長さ（ネ本高単位）. 高単位矛ｋ）水槽の長さ（．－Ｄ＝４ｍｓｅｃ一，. ン. ／ノ. ×. 合. × . ／塔. ／／／；. ）ｔ高単位キ水槽の長さ（. Ｏ. Ｑ . ｈ４. Ｌ. Ｕ＝２ｓｅソｍ・ｌ. ８ｈ. ０７・. ４ｈ. ｈ８. 水橋の長さ（林高単位）. べて／－＝Ｆｉｇ，βｏは防風林の有無による蒸発量を表わす，林高はす．９水槽からの蒸発量の比較， β ３ｃｍ，水槽は幅１５ｃｍ，横の長さは林高の１，４，８倍の４種類，，２.

(10) . 模型防風林の風洞実験マロ、靭、、. ４３. 今回の実験では上記の考えを確めるべく，熱線風速計で防風林の後方，水槽の位置に相当する範困で流れに垂直方向の気流の特性をべた．３４防風林後方の流れ．模型防風林としては，前回水槽からの蒸発の研究の際作成したものの中から， α ３，．Ｂ２，．Ｂ３の３１べ種をとりあげて実験をした．２蒸発量に関に述た如くしては前回の実験値を利用し，，，今回の実験では気流の特性だけに注目して，両方のデータをまとめて論究することにする実験条件は殆．ど変わっていない，. 防風林の後方でその中心線上流れ方向に５ｃｍ，防風林をおいた底板に垂直方向にｌｃｍそれぞれ５ｃｍ～１０間隔をとって気流の測定点とした．垂直方向は底板上３５ｃｍまで，流れ方向は防風林の，，. 後方５ｃｍ～７０及至８０ｃｍの距離までとった．また垂直方向で底板面上３５ｃｍより上の高さで測．. 定点をとったのは，底板面上ｌｃｍ以内の高さの範囲でｌｍｍの精度で熱線を移動させることに，難点があったからである．この点は更に改良して引き続き実施するつもりである，. ５ｃｍの高さの点を流れ方向に５ｃｍ間隔防風林の後方５ｃｍから７０ｃｍの距離まで，底板上３，で，平均風速と変動風速の実効値とを記録したのがＦｉｇ．１０である．（）は密閉度１００％，林高３ａｂ８３ｃｍの α３型の後方の様子であり，（の）は密閉度３３％林高ｃｍ．Ｂ３型についての記録であ．，「６２る．気流主流は風速～ｍ・ｓｅｃで乱れの強さは１％程度であるが，防風林によって新しく増大された乱れがかなり後方＠舵＝２０）まで，あまり減衰されていないことがわかる．密閉度１００％の α８では，実効値は防風林の後方５ｃｍに舵キ１７）で極小で，林高の１５倍附近の．. ８％の，Ｂ３型の後方５ｃｍでは α 点で極大となっている．密閉度３３，，３の場合と違って実効値は極. 大を示し，一度小さくなった値が僅かながら増加の気配を示して後方に及んでいる α ，，Ｂ３の二．３つの型に共通にいえることは，実効値のレベルが定常な値をとらぬことであるこのことは防風．，. 林を越える，または通りぬける気流の乱れの状態が定常なものでなく，程度の違いはあれ絶えず時間的に変動していることを示すものである．０倍長の地点でもまだ実効値のレベルの日ｕｃ α３の後方では，林高の２ｉｔｕａｔｏｎが大きいようであ. る．乱れの状態の目途となる実効値のレベルは．Ｂ８の型の後方では，どの点を比較してみても α ８１）式によって乱れの強さを計算（実効値の平均をとる）して表わしたに比べて小さい値を示す．（. のがＦｉｇ．１１である，底板上３．５ｃｍの高さでは， α８，．Ｂ３のどちらも平均風速は殆ど変化がないにもかかわらず，乱れの強さが変化していることが注目される．，Ｂ８型では乱れの強さは α ３に比べてどの点でも小さく，場所によっては半減している点もある． α ４５ｃｍ（尤肋＝３型ではその後方. ５１）附近まで一方的に増加し，更にその方では風速が増す傾向をみせるとともに，乱れの強さは減衰されている，一方，．Ｂ３型ではすぐその後方では一時乱れの強さは大きくなるが１，５ｃｍに肋＝５）附近では逆に減少し，更にその後方では僅かながら増していることがわかる，今回の実験では底板上ｌｃｍ以内まで気流の特性を調べることはしなかったが境界層の底層近，くまでは上に述べたような傾向にあるものと思われる．. ）Ｒｅ数が１０蒸発液面上の境界層内の乱れの強さを風洞実験で測定した筆者の別の実験では５４の，オーダで風速４ｍ・ｓｅｃ－１程度のとき，底板上２ｍｍまで乱れの強さは増大する一方であった植，）は葉の平板模型について風洞実験を行なったそれによるとＲｅ物の光合成の問題から矢吹，西岡６，４以下で主流の乱れの強さが５～８％のときでも葉面境界層は層流とみなしてよいとしてい数が１０る，. ただし実験値から乱れの垂直分布をみると乱流状態にあるとも思われるが，平均風速の垂直分布. ｉｕｓ型に近いとしている．はＢ１ａｓ.

(11) . . た. ヱ＝５伽. １０. １５. ２０. ２５. ０３. ３５. ４０. ４５. ５０. ０６. ５５. ６５. ７０. . 風速５４ｍ・ｓｅｃ．. 謙. 防風林後方の各位議（ｚ２０ ′. １ｒ一 ÷ へ ′. ３５｛「・. . １‘. ＾ー ‘′. 、. Ｊ. ヘ. ート. 模型防風林，Ｂ３密閉度３３８％． ‐ 風速５１４ｍ・ｓｅｃ．. 防風林後方の各位置（“ ５ｃｍ高での平均風速と変動風速を５ｃｍ間隔で記録したもの‐ Ｆｉｇ．１０防風林後方の乱れの分布．底板上３‐. .

(12) . 模型防風林の風洞実験. ４５. ２５３０３５４０４０５５６０６０ｍ５５５７. 防風林後方の位置ｂ（）Ｂ３，. ０１５３５１５２０２０３５４０４５５０５５６０６５０ｍ防風林後方の位置Ｆｉｇ．１ＩＦｉｇ％）で表わした値，１０を乱れの強さ（Ｕのキ４ｍ／ｓｃｅＺ＝３圃. Ｕｍキ２ｍ／ｓｅｃＺ＝３圃. Ｎ２３Ｑ. Ｎ２２Ｑ. Ｎ）ｏ，ヨ５ . Ｎ２１Ｑ. ｕＮＱ５．；。〆 ‘ ｅｅｌ．ゑ綴喜罰. ０. ５. 努ん. １０. ０. ５. ％ん. １０. ）による）Ｆｉｇ．１２防風林後方での乱れのエネルギーの変化（小平ほか７，縦軌は主流の乱れのエネルギーと防風林後方のそれとの比，. 筆者の場合は面上近くまで測定していないので，この問題は後日の課題とするが，蒸発面に対する拡散抵抗は面上に近い薄い境界層の役割を認めると同時に，その上層の中の過動拡散係数の大き. さにも大きく左右されるものと考えられる．. ）の実験では平板網棒立て等の背後の乱れに防風柵（林）に関する小平，根本，三寺，徳値７，，関して，Ｆｉｇ，１２の結果がある，実験条件は筆者の場合とあまり変わりはない，それによると乱れのエネルギーは平板では高さの７～８倍のところからずっと大きくなるが，網の場合がエネルギー. の減少の割合が最も大きいとしている，. 小平ほかのＦｉｇ．１２は底板面上３ｍｍでの乱れのエネルギーの主流に対する比である，高さを増すとこの傾向はより前方，即ち柵（林）の背後に近い場所で著しくなってくるものと考えられる．.

(13) . 言諸. ４６. 底板面上. ．３．５ｃｍ. －橋 ” 清一. の高さで測定した筆者の場合から，より底板面に接近する層内の状態を類推す. れば，乱れの強さの分布は防風林の更に後方にずれてきて且傾向は似た形をとるものと思う．防風林背後の水槽からの蒸発量に注目した前回の実験データのＦｉｇ，９と乱れの分布を調べた今回のデータＦｉｇ．１０とをまとめて考えてみると，防風林の高さの２倍長の水槽では風速の小さい. とき，平板状の α ３型よりは柵型の，Ｂ８方が面上の乱れが一時増加しているために，蒸発量では平増すと，この違いはそれ程板状の後方にあるときより却って増加気味にあるといえる．少し風速を，でもなくなる．風速が５ｍ・ｓｅｃ‐１のときは，柵型のｉＢ８の後方では，林高の５倍の１５ｃｍの距離. で乱れの強さは小さく落ちこんでおり，林高の４倍長である１２ｃｍの水槽からの蒸発量は，その水面の後半で面上の乱れの強さが小さくなっているため，水面全体からの蒸発量も少なくなったも. のと思われる．平板状の α ３については，水槽の長さに比例して蒸発量は増加はしているが，風速を増すにつれてその傾向がゆるくなっているのは，後方の乱れの分布状態が同傾向で，風速を増すにつれて全体的にレベルが下ってくるものと考えることもできるが，全風速について乱れの分布の比較をしていないので確言することはできない．実験に供した水槽や底板上で乱れの分布を測定した範囲，風速の大きさ等からＲｅ数は１０４のオーダである，. ４．. 結. 風洞内に模型防風林を設置し，その後方に水槽をおいて，防風林の型と蒸発量との関連をさきに調べた．今回の実験では同一条件の下で，防風林後方の乱れの分布を測定し，両方の結果をまとめて考察し，さきの蒸発量に関する実験結果の分析を行なった，. その結果をまとめると，１（）平板状の密閉度１００％の防風林の背後では防風林を設置しないときに比べて，水槽からの蒸発量が減るのは林高に比して４倍長の範囲である，それ以上長さを増すと，面全体からの蒸発量は. 増加する．その理由としては，防風林の直後の狭い範囲では，確かに風速や乱れの強さは減じてはいるが，後方全体に関しては乱れの強さが大きく増加の傾向にあり，その影響がかなり後方まで及んでいる. ことがあげられる．２）柵状の密閉度３０％程度の防風林では，水槽からの蒸発量は，防風林をおかないときに比べ（て減少する傾向にある，防風林直後の狭い範囲では乱れの強さの大きいところはあっても直ちに減. 衰し，且全体に乱れの強さは平板状の防風林の背後の値に比べて小さい．るのは当然であ３（）防風林の後方に長く水槽がのびていれば，蒸発量の減少効果も薄らいでく・るが，棚状の防風林では８倍長まではその効果はあるものと考えられる．. 以上のことから更に蒸発液面からの物質移動に関して，主流の乱れが境界層内部の状態に与える. 影響を調べていきたい．. この研究に関しては，北大工学部池田郁雄教授にいろいろと御世話になり，関信弘教授には貴重な機器を使用させていただく上で御便宜を与えられた．ここに両先生に対し厚く感謝の意を表する．. 本実験の遂行にあたって，本学学生上牧裕明，松本美智子両君の助力を得たことに感謝する．.

(14) . 模型防風林の風洞実験. ● ●. 献文・，ＩＡ，２３１９７２諸橋清－；北海道教育大学紀要１）ｐ．１（，Ｎｏ，２４．１９５８谷信輝：農業技術研究所報告Ａ，Ｎｏ）ｐ，６て，，１ｉｏｎＮｏＪ．１４，２１，，Ｅ１ｓｎｅｒａｎｄｗ，Ｒ，Ｇｕｎｄｌａｃｈ：ＤＩＳＡ１ｎｆｏｒｍａｔ，ｐ，１９７３Ｂｒａｄｓｈａｗ，Ｐ．ａｎｄＤ，Ｈ．Ｆｅぱｉｓ：Ｎ，Ｐ，Ｌ，Ｒ，＆Ｍ，３３１７ｓ，Ｊａｎｕａｒｙ，，１９６２・. １）２）３）４）. ５）諸橋清一：未発表．１９７３）ｐ７３６）矢吹・西岡・：農業気象，２９，３（．１，，Ｎｏ１９６３７）ｐ）小平・根本・三等・徳植：農業気象，１８，４（，Ｎｏ，１３３，. 〉. ，. １. ｒ４７・ｆ. ．. ● ４７.

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