角柱側面上に形成される円錐状渦の発生メカニズムに関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09750658
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 奥田 泰雄 京都大学, 防災研究所, 助手 (70201994)
• Keywords: 2次元角柱 / 円錐状渦 / 一様流 / 一様乱流 / 勾配流 / 風圧測定

Research Abstract

風洞気流中に置かれた2次元角柱模型まわりの流れを四塩化チタンで可視化した。さらに2次元角柱模型に作用する風圧力を128点の圧カセンサを用いて多点同時計測を行った。使用した風洞気流は一様流、一様乱流、勾配流の3種類である。勾配流とは2次元角柱模型のスパン方向に平均流速の勾配を付けた気流である。風圧力計測時には模型の風上約50cmのところに3次元熱線風速計を設置し接近流の風速変動も同時に計測した。その結果以下のことが分かった。1) 一様乱流中と勾配流中では、模型の側面前縁部に円錐状渦が形成され風下方向に移流することが、可視化実験結果と風圧計測実験結果の両方から確認できた。一方、一様流中ではこのような円錐状渦の形成は認められなかった。
2) 一様乱流中に置かれた模型の側面前縁部に作用する風圧力を多点同時計測した結果、ア)圧力変動が前縁部全体にわたってほぼ同位相で発生する場合、イ)一方の端板付近での圧力変動の位相が早まり他方の端板の方向にその変動が伝播する場合、ウ)またその逆方向の場合、の3パターンがあり、これらのパターンがランダムに発生していることが分かった。このパターンと接近流の風速変動との関係は良く分からなかった。これは風速計の設置位置が模型から離れすぎていたことによると考えられる。今後この関係を明らかにしていきたい。また、このときの角柱側面の圧力分布図を描くと、ア)の場合では両端板付近で円錐状渦が発生し、イ)ウ)の場合では片方の端板付近で円錐状渦が発生していることが分かった。
3) 角柱模型の前面の淀み点は、強い負圧が発生している側面とは反対の面の方向に移動することが分かった。また、乱流中では側面に形成される円錐状渦が模型のスパン方向に移流するに伴って、前面の淀み点も同じ方向に移流することが分かった。

Research Products

• [Publications] 奥田泰雄: "角柱側面上に形成される移流型円錐状渦" 日本風工学会誌. 71. 167-168 (1997)
• [Publications] 奥田泰雄: "角柱側面上に形成される移流型円錐状渦について" 日本建築学会大会学術講演梗概集. B-1 構造I. 201-202 (1997)
• [Publications] 奥田泰雄: "自然風中での静圧について" 日本風工学会シンポジウム論文集. 15. 257-262 (1998)