縦渦発生による超高層建物の空力制振技術に関する開発研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06555170
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 田村 哲郎 東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 助教授 (90251660)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野沢 剛二郎 清水建設, 大崎研究室, 研究員 ; 山田 貴博 東京工業大学, 工業材料研究所, 助手 (40240022)
• Keywords: 超高層建物 / 空力制振 / 動的天秤風洞実験 / 変動空気力 / 縦渦 / カルマン渦 / 流れのシミュレーション / 流れの可視化

Research Abstract

本研究は、超高層建物に関する空気力学的に制振する技術を開発することを目的とし、変動揚力の主要因となっている周期渦の運動に対し、縦渦を作用させて抑制する方法を提案している。平成6年度は、以下のような研究実績が上げられた。
1.縦渦発生による角柱の空気力学的制御に関する動的天秤風洞実験
超々高層建物の隅角部に空気力学的なDEVICEを設置することにより風外力を制御する技術を開発することを目的とし、角柱の角を落として、そこに三角錘を設置した動的天秤風洞実験を行ない、風荷重を低減する効果を確認した。
2.空力制振のための縦渦に関するシミュレーション解析
縦渦を発生させる空気力学的なDEVICEを設置した場合の流れのシミュレーション解析を行なった。縦渦に関して、中心位置および渦の強さを分析し、圧力分布との相関性を吟味しながら、縦渦発生による空力制御技術の物理的機構を検討した。
3.渦構造の可視化
流れの可視化を行ない、特に渦の動的挙動に着目してビデオテープに収録し、縦渦あるいは横渦などの様々な組織運動間の相互作用について検討を加えた。
以上の結果を踏まえて、平成7年度は、効果を向上するための基礎資料を構築し、本技術の実際問題への適用性を明らかにするため、以下の研究を進める計画である。
1.縦渦発生効果の圧力データによる検証(山田、野沢、田村)
2.縦渦発生による三次元角柱の空力制振に関する弾性模型実験(野沢)
3.縦渦発生器による空力制振技術の性能評価(田村)

Research Products

• [Publications] Tetsuro TAMURA: "Three-dimensional Simulations of an Oscillating Rectangular Cylinder" Proc.of 6th Int.Conf.on Flow Induced Vibrations. (印刷中). 1-12 (1995)
• [Publications] 田村 哲郎: "建築構造における計算流体力学" 日本風工学会誌. No.60. 7-16 (1994)
• [Publications] 田村 哲郎: "種々の辺長比を有する角柱周りの流れの3次元シミュレーション" 第13回風工学シンポジウム論文集. 537-542 (1994)
• [Publications] 山田 貴博: "移流方程式に対する気泡関数要素" 第44回応用力学連合講演会. 345-346 (1995)
• [Publications] Kojiro Nozawa: "Large Eddy Simulation of Flow Downstream of a Three-dimensional Surface-mounted Body" Proc.of 3rd World Congress on Computational Mechanics. Vol.1. 212-213 (1994)
• [Publications] 野沢 剛二郎: "DSGSMによるLESを用いた平板上角柱周りの流れの数値解析" 第8回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 257-260 (1994)
• [Publications] 田村哲郎: "流体計算と風荷重評価" 日本建築学会, 291 (1994)