流れの3次元性に着目した数値流体解析による並列構造物の耐風制振対策に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650533
• Research Institution: Chuo University
• Principal Investigator: 平野 廣和 中央大学, 総合政策学部, 教授 (80256023)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 樫山 和男 中央大学, 理工学部・土木工学科, 助教授 (10194721)
• Keywords: 数値流体解析 / 耐風工学 / 矩形柱断面 / 流れの3次元性 / 大規模解析

Research Abstract

本研究では、まず、昨年度実施した断面辺長比4の矩形断面の空力特性と流れの状態をつかむための3次元解析を基に、3次元解析で必要な軸方向の分割に関する検討を行った。さらに、複数列並んだ並列構造の解析を実施した。
具体的には、再付着型断面であるB/D=4の矩形断面において、3次元解析を行う場合に軸方向の境界に周期境界条件を用いた時の軸方向長さに関して、以下の結果と判断基準のための指針を得ることができた。
(1) 軸方向長さが0.2D以下では,軸方向の長さが足りず周期境界条件の影響を大きく受ける。そのため、流れそのものが2次元解析で得られた結果とほぼ同様な結果となる。
(2) 軸方向長さが0.8D以下では、揚力係数、モーメント係数の時刻歴に高周波成分が現れる。また、両者の波形の極小値および極大値が、零点近傍までしか到達しない不規則な波形も現れる。
(3) 軸方向長さが0.8D以下では、再付着点近傍以降、背面付近で圧力の過大又は過小評価を生じている。よって、空気力の過大又は過小評価を生じている。
(4) 軸方向長さ1.6Dと3.2Dでは、軸方向変動流、空気力等に両者大きな差異は見られない。
以上より、3次元解析で軸方向の境界に周期境界を用いる場合の軸方向長さの基準として、軸方向長さ1.6D、32分割以上あれば、軸方向変動流速、空気力に変化が見られないことが確認できた。さらに、B/D=4の矩形断面まわりの3次元流れを定性的に再現出来ていると考えられる。よって,一つの判断基準の指針として、軸方向の長さは、1.6D、32分割以上が必要であることが分かった。
複数列並んだ並列構造に関しては、上記で得られた実績を基に、軸方向の分割を決定し、現在、解析を行っているところである。

Research Products

• [Publications] 丸岡・太田・平野: "広範囲なReynolds数域での円柱まわりの2次元及び3次元数値流体解析" 土木学会論文集. Vol.591 I-43. 139-150 (9804)
• [Publications] 平野・渡辺・丸岡・佐野: "断面辺長比4の矩形断面の空力特性に関する2次元・3次元数値流体解析" 土木学会論文集. Vol.598 I-44. 401-411 (9807)
• [Publications] 平野・渡辺・丸岡: "矩形断面の空力特性に及ぼすレイノルズ数の影響" 土木学会応用力学論文集. Vol.1. 655-663 (9809)
• [Publications] 平野・丸岡・渡辺・佐野: "斜めから風を受ける構造物の数値解析法に関する検討" 土木学会第53回年次学術講演会. 1-B. 6-7 (9809)
• [Publications] 渡辺・平野・佐野・丸岡: "再付着型矩形断面における揚力係数曲線の勾配特性について" 土木学会第53回年次学術講演会. 1-B. 10-11 (9809)
• [Publications] 渡辺・池ノ内・平野・丸岡: "迎角変化に伴う再付着型矩形断面における流れの状態の変化" 風士学シンポジウム論文集. 15. 173-178 (9812)