音響撹乱を用いた構造物の空力弾性振動制御法に関する研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09750557
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 比江島 慎二 九州大学, 工学部, 助手 (50284526)
• Keywords: 渦励振 / 円柱 / 音響 / 空力弾性振動 / 周期的撹乱 / 剥離せん断層 / 不安定性 / ALE有限要素法

Research Abstract

風による構造物の渦励振が構造物周辺流れへの音響等の周期的撹乱の付加により低減されるメカニズムについて検討するため,典型的な構造断面である円柱を対象にして,円柱表面からの周期的撹乱の付加が強制加振円柱の空力特性に与える影響をALE有限要素解析により検討した.その結果,以下の知見が得られた.
1.対称撹乱を付加した場合,ほとんどの加振振動数域において非定常揚力の負減衰成分を低減でき,空力的に安定化することができた.しかし,撹乱付加により円柱後流部の不安定性が変化することによって,ある周波数に対して非常に不安定となる特性を示すようになるため,その周波数に対応する加振振動数近くでは負減衰成分を低減できなかった.
2.逆対称撹乱を付加した場合,円柱後流部の不安定性の変化を生じず,ほぼ全加振振動数域で非定常揚力の負減衰成分を低減し空力的に安定化させることができた.
3.対称および逆対称撹乱のいずれの場合も,非定常揚力の負減衰成分の低減には,非定常揚力の絶対値の変化の寄与よりも円柱変位に対する非定常揚力の位相の変化の寄与が大きい.このような撹乱付加による非定常揚力の位相の変化が,音響などの周期的撹乱付加による渦励振抑制の要因の1つとなっている可能性が考えられる.
4.弾性支持された円柱の渦励振に対し撹乱を付加した場合の低減効果は,加振円柱に対する撹乱の効果とほぼ一致した.

Research Products

• [Publications] 比江島慎二: "加振円柱の空気力特性に及ぼす周期的撹乱の影響" 平成8年度土木学会西部支部研究発表会講演概要集. 142-143 (1997)
• [Publications] 比江島慎二: "加振円柱の空気力特性に及ぼす周期的湧き出し・吸い込みの影響" 日本風工学会誌. 71号. 205-206 (1997)
• [Publications] 比江島慎二: "加振円柱の空気力特性に及ぼす周期的湧き出し・吸い込みの影響-逆対称撹乱の場合-" 土木学会第52回年次学術講演会概要集. 第1部(B). 4-5 (1997)