自然風の風速・風向変動の非定常特性を模擬するための新方式風洞の試作

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09555147
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 野村 卓史 日本大学, 理工学部, 助教授 (50126281)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 若原 敏裕 清水建設, 技術研究所, 主任研究員 ; 藤野 陽三 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (20111560) ; 木村 吉郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (50242003) ; 北川 哲哉 日本大学, 理工学部, 助手 (10287584)
• Keywords: 自然風 / 風洞 / ACサーボモータ / 風向変動 / 実測

Research Abstract

1.ACサーボモータ風洞による風速変動と風向変動の制御
ACサーボモータでファンの回転を制御して風速変動を制御する式の風洞を2台配置し,2方向の気流を合成して所要の風速と風向を動的に与えることを試みた.個々の風洞は円形の吹き出し口を有し,その直径は10cmで最高風速は13m/sである.2台の風洞は軸線がそれぞれの吹き出し口からの距離20cmの点で交わり,その中心角が45度になるように配置する.軸線の交点に熱線流速計のXプローブを置いて風向とその方向の風速を測定する.
この実験装置により,2方向の風速を0〜13m/sの範囲で種々組み合わせ,生成される気流の風速と風向を測定した.気流が合流することによる乱れは単独風の場合の2倍程度の大きさになるが,中風速以上では2〜3%以下であり,低風速域ではその倍程度である.この測定結果より,合成風速とその風向を2つの単独風の風速で表す関数を求め,所要の合成風速と風向を与える単独風の風速とその制御電圧値を逆算できるようにした.その上で,合成風速と風向が正弦波で変動する気流の生成を試み,目標とする変動が得られることを測定により確認し,本研究で試みている方式が基本的に妥当であることが分かった.
2.自然風の風速と風向変動の実測
このように開発中の風洞で模擬する対象である実際の風の風速と風向の変動特性を把握するために,超音波風速計をキャンパス内に設置して実測を行った.得られた風速変動はカルマンスペクトルによく従っていた.また,橋桁の上で台風時および季節風時に測定された風速と風向の変動と比較を行い,乱れスケールが小さく,乱れ強さが大きいことが分かった.

Research Products

• [Publications] 野村,大津,山木,木村: "サーボモータ制御による変動風生成風洞の特性" 日本風工学会誌. NO.71. 143-144 (1997)
• [Publications] 山懸,野村,木村: "ACサーボモーターでファンを制御する風洞で生成される気流の変動に与えるダクトの影響" 土木学会第52回年次学術講演会講演概要集. I-B. 90-91 (1997)
• [Publications] 野村,大津,山木,木村: "ACサーボモータでファンを制御する風洞で生成される気流の変動特性" 土木学会第52回年次学術講演会講演概要集. I-B. 92-93 (1997)