風の可能性を楽しく探る。 クリーンエネルギー供給の旗手としても 『風』への期待は高まっています。

風の可能性を楽しく探る

日本大学理工学部土木工学科教授

野村 卓史 氏

のむら たかし

のむら　たかし　1954年東京都生れ。77年、東京大学工学部土木工学科卒業、79年、同大学大学院修士工学研究科修了。東京工業大学助手を経て、85年同大学助教授に就任。89年より米スタンフォード大学客員研究員、91年、東京大学助教授、94年日本大学助教授を経て、98年より現職。工学博士。著書に『風車のある風景 風力発電を見に行こう』（02年、出窓社）、共著に『移動境界流れ解析』（95年、東京大学出版会）、『有限要素法による流れのシミュレーション』（98年、シュプリンガーフェアラーク東京）、『不静定構造の力学』（01年、理工図書）がある。

2003年5月号掲載

地震にも匹敵する風の脅威。シミュレーションで安全性を検証

──先生のご著書「風車のある風景」を拝読させていただきました。内容もさることながら、美しい写真の数々。まるで写真集のような出来映えですね。

ところで先生は、風工学がご専門と伺いました。何でも、風と構造物との関係を解析されているそうですね。

野村　はい。もともと私は、計算流体力学といって、目には見えない風の力や流れをコンピュータでシミュレーションし、数値化することを専門としています。橋や超高層ビルなどの構造物が風によりどんな影響を受けるのか、その手法を用いて安全性などを確かめているわけです。

──しかし、工学の中でもなぜ風に特化したご研究を？

野村　風にもいろいろありますが、台風や竜巻などの風は人命に関わるような自然災害に発展することもあります。交通機関、農業等への影響も大きく、地震に匹敵する規模の災害となることもあるのです。

土木工学においても、風は非常に大きな影響をもたらします。しかし、風を研究している学者は意外に少なく、地震の研究者の数とは比べものになりません。こうした理由から、風に特化して研究を進めてみようと思ったのです。

──考えてみれば、地震は何一つ良いことをもたらしませんが、風は船を走らせたり、電力をつくり出したりと、決して悪いことばかりではありませんね。

野村　そうなんです。現に人間は、文明、文化を持った当初から風を利用してきましたからね。

とはいえ、風を甘く見てはなりません。例えば、頑丈な橋が風で落ちた、ということもあるんですよ。実際4か月で落ちてしまったのです。風によって、橋が不安定に揺れたことが原因です。最近では、昨年10月に茨城県で送電線の鉄塔が倒れた事故がありましたが、ご存知ですね。

2002年10月に茨城県潮来市で起きた鉄塔倒壊被害の様子〈写真提供：野村卓史氏〉

──はい。風の力というのは、本当にすごいものだと改めて感じました。

野村　このように、いくら風の影響を考慮して設計しても、思わぬ事故につながってしまうこともあるのです。

ですから、こうした条件下でこのくらいの風が吹いたら、構造物はこれくらい揺れるだろう、このくらいの影響を及ぼすだろうとシミュレーションすることは、非常に重要なんです。また、コンピュータの性能向上に伴い、そうした数値もより信頼性の高いものになってきているんですよ。

──雲を掴むようなお話…ですね。形のない風の力を分析するなんて。

野村　確かに（笑）。

しかし実際には、このシミュレーション解析だけでそうした安全性を立証できればいうことはないのですが、まだ100％とはいえない部分もあります。ですから、大きな橋を建設するような場合には、より確かな安全性を求めるために、シミュレーションをした上で実証実験をする必要があるのです。

──「風洞実験」ですね。明石海峡大橋では、この実験に何億円というお金が費やされたと聞いたことがあります。

野村　模型だけで約3億円掛かったそうです。明石海峡大橋のような長大橋の安全性を風洞実験で検証する場合は、100分の1スケールよりも大きな模型でないと確かな結果を得ることができません。そのため全長4000ｍの明石海峡大橋の模型は、40ｍにも及んだのです。

──もはや、模型のスケールを超えていますね（笑）。