(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも屋外ヤードの形状、防風壁の配置位置、前記屋外ヤード周辺地域の障害物情報からなる塵埃発生箇所情報の入力を受け付ける入力ステップと、
少なくとも前記屋外ヤードに貯留される塵埃の湿分別粒径分布、発塵強度式からなる塵埃の種類情報の入力を受け付ける入力ステップと、
少なくとも前記屋外ヤードの風向出現頻度、風速出現頻度からなる気象条件情報の入力を受け付ける気象条件情報入力ステップと、
前記屋外ヤードに貯留されている塵埃が積み下ろし作業の後か否かのいずれか一つを仮決定する塵埃表面情報の仮条件入力ステップと、
前記防風壁の高さを仮決定する防風壁高さの仮決定ステップと、
前記入力された塵埃発生箇所情報及び前記気象条件情報に基づいて、流体解析により前記屋外ヤード周辺地域の３次元的風速を求め、求めた３次元的風速に前記入力された塵埃の種類情報及び前記仮決定した塵埃表面情報に基づいて塵埃飛散計算を実施することにより、塵埃飛散経路上の塵埃飛散量を求める飛散量演算ステップとを有し、
前記仮条件入力の情報並びに前記仮設定の情報を変化させて、塵埃飛散経路上の塵埃飛散量を求めることを繰り返し、得られた塵埃飛散経路上の塵埃飛散量のデータに基づいて、屋外ヤード用の防風壁の高さを設定することを特徴とする屋外ヤード用防風壁の解析プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、屋外ヤードに積んだ石炭、セメント、砂、塵埃、その他粉体（以下、総称して「塵埃」という。）が風によって飛散するのを防止するために利用される防風壁または防風柵の高さを設定することを特徴とする屋外ヤード用防風壁の解析プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、屋外ヤードに積んだ塵埃が風によって飛散するのを防止するために利用される防風壁または防風柵の高さの設計方法において、屋外ヤード内の局所の風速予測を風洞実験で行い、次に、風洞実験で得られた屋外ヤードの局所の風速をデータとした塵埃飛散計算を正規分布関数式（パフモデル、プルームモデル、ボックスモデルなど）を利用して、防風壁または防風柵の高さを設計していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
風洞実験で多数の測点で風速データをとれば、各測点毎に風による飛散塵埃発生量を求めて高い精度が得られるが、この作業もたいへんな手間と費用がかかるため、アセスメントでは、風洞実験データを平均値化し、風の乱れの少ない平地でのデータと比較して相対的に一律に割り増して、簡便に計算する方法が用いられる場合がある。
しかし、塵埃飛散計算に使用する風速は、通常、飛散塵埃発生源での値が用いられるが、実際の塵埃の飛散は飛散経路上の風速・風向の影響を強く受けるため、飛散塵埃発生源からの距離が離れるほど、誤差が大きくなっている恐れがある。
このように、従来の防風壁または防風柵の高さを設計する方法では、過大な手間と費用がかかり、計算結果も過不足が生じる。
【０００４】
本発明は、従来の防風壁または防風柵の高さの設計方法の持つ課題を解決することを目的とする。
【０００５】
【問題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、次のよう構成される。
【０００６】
本発明に係る屋外ヤード用防風壁の解析プログラムは、少なくとも屋外ヤードの形状、防風壁の配置位置、前記屋外ヤード周辺地域の障害物情報からなる塵埃発生箇所情報の入力を受け付ける入力ステップと、少なくとも前記屋外ヤードに貯留される塵埃の湿分別粒径分布、発塵強度式からなる塵埃の種類情報の入力を受け付ける入力ステップと、少なくとも前記屋外ヤードの風向出現頻度、風速出現頻度からなる気象条件情報の入力を受け付ける気象条件情報入力ステップと、前記屋外ヤードに貯留されている塵埃が積み下ろし作業の後か否かのいずれか一つを仮決定する塵埃表面情報の仮条件入力ステップと、前記防風壁の高さを仮決定する防風壁高さの仮決定ステップと、前記入力された塵埃発生箇所情報及び前記気象条件情報に基づいて、流体解析により前記屋外ヤード周辺地域の３次元的風速を求め、求めた３次元的風速に前記入力された塵埃の種類情報及び前記仮決定した塵埃表面情報に基づいて塵埃飛散計算を実施することにより、塵埃飛散経路上の塵埃飛散量を求める飛散量演算ステップとを有し、前記仮条件入力の情報並びに前記仮設定の情報を変化させて、塵埃飛散経路上の塵埃飛散量を求めることを繰り返し、得られた塵埃飛散経路上の塵埃飛散量のデータに基づいて、屋外ヤード用の防風壁の高さを設定することを特徴とする。
【０００７】
【作用】
本発明の構成により、屋外ヤード周辺地域での３次元的局所風速を風洞実験で行う従来技術に比べて、多くの手間とコストを削減できる。また、塵埃飛散計算も流体解析装置の中に塵埃種類情報及び塵埃表層の解析境界条件情報を組み込むことで多くの手間とコストを削減することができる。
また、本発明の構成により、塵埃の種類、発塵条件の変更など、大きな設計変更にも対応可能である。
さらに、本発明の構成により、従来技術における塵埃飛散計算で使われた風速が飛散塵埃発生源での風速であるのに比較し、塵埃飛散経路上での風速・風向の変化も流体解析装置により得られるので飛散塵埃発生源から距離が離れた塵埃飛散経路での塵埃飛散量を精度よく計算することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明を図により説明する。
図１は、屋外ヤード１とその周囲に配置された風による塵埃の飛散を防止するための防風壁２の配置を示した平面図である。
図１０は従来の屋外ヤード用防風壁の高さを設計するためのフローチャートであり、図９は本発明の屋外ヤード用防風壁の高さを設計するためのフローチャートである。
図１０に示される従来技術においては、局所の風速予測のデータは、予め風洞実験により得られたデータを用い、塵埃飛散計算は、前記風洞実験で得られた局所風速予測を用いた正規分布関数式を利用した様々な方法で行われる。
従来技術の問題点は、前記発明の解決する課題のところで述べたように、局所風速予測を風洞実験により行うことにより、多くの手間とコストを必要とすることである。
本発明においては、飛散塵埃発生源周囲地域の３次元的局所風速データを得るための情報として、図２及び図３に示される屋外ヤードの立地場所における年間風向出現頻度、年間風速出現頻度等の「気象条件」情報、屋外ヤードの立地場所の周囲の障害物の位置及び形状、屋外ヤードに貯留される塵埃の積み上げ形状、防風壁の設置位置及び仮決定された防風壁の高さ等の「塵埃発生箇所」情報がコンピュータを使った流体解析装置に入力される。
【０００９】
前記入力された情報は、偏微分方程式の離散近似法を用いた数値シミュレーションによる流体解析装置により演算され、屋外ヤード周辺地域の３次元局所風速分布のデータを得る。
【００１０】
流体解析装置は、偏微分方程式が扱う物理空間を格子（セル）状に分割し、各格子点にその近傍の物理量を代表する情報を持たせ、これらの格子情報により計算されるものである。本発明の屋外ヤードに用いる防風壁のように有孔板またはネット上の物体は、物体と流体が混在するポーラスな物体として、流体の存在率や空気の抜け易さを抵抗係数で定数化して計算を行う。また、ヤードや周辺の構造物のように物理的空間には様々な障害物が存在するため、流体の占める領域には流体だけが隣接し合う部分と流体が障害物と隣接する部分が存在し、このような境界上の風速を求めるためには、乱流境界層を考慮した壁関数計算処理がなされる。
【００１１】
図５に示されるように、流体解析装置に入力された「塵埃発生箇所」情報に基づいて、屋外ヤード１及びその周囲に設置された防風壁２を配置した３次元解析モデルが得られる。
前記３次元解析モデルに、「気象条件」情報に基づき、風向・風速を変えて屋外ヤードに風を吹かせ、流体解析装置の演算により屋外ヤード周辺の３次元的風速分布のデータが得られる。
【００１２】
また、流体解析装置には、飛散塵埃発生箇所における局所風速により変化する飛散塵埃発生量及び塵埃飛散経路上での塵埃飛散量に影響を与える「解析境界条件」が入力される。飛散塵埃発生箇所における塵埃発生量及び塵埃飛散経路上での塵埃飛散量に影響を与える「解析境界条件」としては、図８に示される湿分別粒径分布や下記（表−１）に示される湿分別発塵強度式等の「塵埃の種類」情報、下記（表−２）に示される屋外ヤードに貯留される塵埃の表層が積み卸し作業後か否かという「塵埃表層の条件」情報である。
【表−１】
0004025571.tif 000002
【表−２】
0004025571.tif 000003
【００１３】
流体解析装置において演算により得られた屋外ヤード周辺地域の３次元的局所風速と塵埃飛散計算とを併せて流体解析装置で演算して、飛散塵埃発生箇所から風下の塵埃飛散経路に沿った３次元的塵埃濃度分布のデータを得る（図７）。
この塵埃濃度分布から単位時間当たりの塵埃飛散量が得られる。
得られた解析結果は、下記（表−３）に示されるように屋外ヤードに貯留される塵埃表面積の加重平均により評価データとされる。
【表−３】
0004025571.tif 000004
【００１４】
防風壁の仮高さを変えて、同様な屋外ヤード周辺地域の３次元的局所風速及び塵埃飛散計算を行い、塵埃飛散量の防風壁の高さに応じた評価データを得る。
図８は、防風壁の高さと塵埃飛散量の関係を示すものである。
図８に示されるように、防風壁の高さが所定高さ以上になると塵埃飛散量は殆ど変化しなくなるので、その所定高さを防風壁の高さとして採用する。
【００１５】
本発明の屋外ヤード用防風壁の設計方法を図９のフローチャートに示される手順に沿って説明する。
１：コンピュータを利用した流体解析装置に、屋外ヤードの形状、防風壁の配置位置、屋外ヤード周辺地域の障害物の情報等からなる、「塵埃発生箇所」情報を入力する。
２：屋外ヤードに貯留される塵埃の湿分別粒径分布、発塵強度式等からなる、「塵埃の種類」情報を入力する。
３：屋外ヤードの風向出現頻度、風速出現頻度等からなる、「気象条件」情報を入力する。
４：屋外ヤードに貯留されている塵埃が積み卸し作業の後か否かのいずれか１つを仮決定する、「塵埃表層の仮条件」情報を入力する。
５：防風壁の高さを仮決定する、「防風壁高さの仮設定」情報を入力する。
６：前記入力された「塵埃発生箇所」及び「気象条件」情報に基づいて、流体解析装置により、屋外ヤード周辺地域の３次元的風速を演算に求め、前記３次元的風速に前記入力された「塵埃の種類」及び「塵埃表層」情報を加味した塵埃飛散計算を実施し、塵埃飛散経路上の塵埃飛散量を求める。
７：「塵埃表層の仮条件」情報または「防風壁高さの仮設定」情報を変化させ、前記６の工程を実施し、塵埃飛散経路上の塵埃飛散量を求める。
８：得られた塵埃飛散経路上の塵埃飛散量のデータにより、屋外ヤード用の防風壁の高さを設計する。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の構成により、屋外ヤード内での局所の風速予測を風洞実験で行う従来技術に比べて、多くの手間とコストを削減できる。また、塵埃飛散計算も流体解析装置の中に塵埃の粒径分布や塵埃発生強度式を組み込むことで多くの手間とコストを削減することができる。
また、本発明の構成により、塵埃の種類、発塵条件の変更など、大きな設計変更にも対応可能である。
さらに、本発明の構成により、従来技術における塵埃飛散計算で使われた風速が飛散塵埃発生源での風速であるのに比較し、塵埃飛散経路上での風速・風向の変化も流体解析装置により得られるので飛散塵埃発生源から距離が離れた塵埃飛散経路での塵埃飛散量を精度よく計算することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  屋外ヤードに防風壁を配置した周辺の平面図。
【図２】  屋外ヤードの年間風向出現頻度を示す図。
【図３】  屋外ヤードの年間風速出現頻度を示す図。
【図４】  屋外ヤードに貯留される塵埃の湿分別粒径分布を示す図。
【図５】  流体解析装置の解析モデルを示す図。
【図６】  流体解析装置の解析により得られる風速分布を示す図。
【図７】  流体解析装置の解析により得られる塵埃濃度分布を示す図。
【図８】  (ａ)（ｂ）防風壁の高さ−塵埃飛散量の関係を示す図。
【図９】  本発明の屋外ヤード用防風かべの設計方法のフローチャートを示す図。
【図１０】  従来の屋外ヤード用防風壁の設計方法のフローチャートを示す図。
【符号の説明】
１：屋外ヤード
２：防風壁
【図１】
0004025571.tif 000005
【図２】
0004025571.tif 000006
【図３】
0004025571.tif 000007
【図４】
0004025571.tif 000008
【図５】
0004025571.tif 000009
【図６】
0004025571.tif 000010
【図７】
0004025571.tif 000011
【図８】
0004025571.tif 000012
【図９】
0004025571.tif 000013
【図１０】
0004025571.tif 000014