1995 Fiscal Year Annual Research Report
ファンの直接制御により自然風の風速と風向の変動を模擬する新しい風洞の試作
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07555637
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Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
野村 卓史 日本大学, 理工学部, 助教授 (50126281)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤野 陽三 東京大学, 工学部, 教授 (20111560)
木村 吉郎 東京大学, 工学部, 講師 (50242003)
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| Keywords | 自然風 / 風速変動 / 乱れスケール / 風洞 / モーター制御 |
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| Research Abstract |
初年度に当たる本年度は,試作する風洞の規格を決めるために予備実験を実施し,その結果に基づいて実際に風洞を製作し,それが所定の性能を有することを確認した.
予備実験では,すでに研究室で所有していた最大風速10m/sの小型風洞を用いた.まず,この風洞のファンを駆動するインバータ・モーターの回転数を任意の電圧変動を与えて制御できるシステムを作った.
これに自然風の変動と同じ変動スペクトルを有する電圧変動を入力し,変動風速を熱線流速計で測定した.今回の実験では,平均風速2m/s,乱れ強さ10%で,乱れスケールが10mから100mの範囲をとる風速変動に対応する電圧変動を与えた.測定データはパソコンで処理し,変動スペクトルなどの統計量を求めることができるようにした.
予備実験の結果,本研究で本来目的としている乱れスケールの大きい場合はもちろん,モーターの回転をより急に変動させることが必要な小さい乱れスケールの場合でも,入力電圧変動によく追随する風速変動が得られることが分かり,本研究のアプローチが基本的に妥当であることを確認した.
事前に予期していたことであるが,入力電圧変動と風速変動の間には細かい差異があり,その原因はインバータ・モーターが入力電圧変動どおりの回転変動をしていないこと,および風速がファンの回転のとおりに変化しないことの2つが考えられる.前者はモーターをサーボ・モーターにすれば解消されるので,本研究課題の目的として試作する風洞にはサーボ・モーターを採用することにした.この方針に基づいて製作した風洞は,口径20cm,長さ1.1mの円筒の押し込み型で,最大風速6m/sで,最高1Hzまでの回転数を制御できるものである.この風洞が所定の性能を有することを確認したので,予備実験同様に自然風に対応する入力を与えてその再現性を調べている.
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