1999 Fiscal Year Annual Research Report
海上風の時空間構造の解明と大規模浮体構造物に作用する風荷重の算定
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11650953
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
田中 博通 東海大学, 海洋学部, 教授 (90134014)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤原 広和 八戸工業高等専門学校, 建設環境工学科, 助教授 (70199389)
南 将人 八戸工業高等専門学校, 建設環境工学科, 助教授 (60280319)
関田 欣治 東海大学, 海洋学部, 教授 (90287045)
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| Keywords | 海上風 / 大規模浮体構造物 / 乱流特性 / 風荷重 |
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| Research Abstract |
本研究は、多点風速計を用いた海面近傍の風速の連続観測結果をもとに、平均風速分布特性と風速変動スペクトル等について検討したものである。また、実測した風速をもとに、Sola法により浮体まわりの流れのシミュレーションを行った。
観測は大井川河口沖合200mにある建設省所有の総合観測施設で行った。風速測定は多点風速計のセンサーをワイヤーに0.5〜1.5m問隔で取り付け、サンプリング時間を5Hzとし、1回の測定で32768個のデータを同時記録した。また、同時に気温、水位、気圧と超音波風速計による海面近くの2方向の風速変動を観測した。観測した物理量の中で、今回は風速特性について考察・検討を行った。数値計算は、長さ8mとし、水面上2mの浮体についてSola法で計算した。計算領域は20m×10m、メッシュ幅はΔx=Δy=0.1m、計算時間ステップはΔt=5Hzとした。計算に際して、圧力は大気圧とした。
主要な結論は次の通りである。平均海面からのそれぞれの高度(z)における風速の時系列から、海面近くのz<2.0mの風速変動は高周波成分が顕著であり、z>3.0mの風速変動は約300secの周期成分が見られた。風速変動のスペクトルから、低周波側において高度によるスペクトル分布形の異なりが確認された。著者らの地上風の研究より、地上風は高度が増すにつれスペクトルピークが低周波側ヘシフトするが、今回観測した海上風のスペクトルにでは、海面近くではスペクトルピークが高周波側にシフトし、高度が増すにつれ地上風と同じスペクトル特性となった。平均風速分布から求めた粗度パラメーターは、今回の測定データから0.3m〜0.7mとなった。数値解析結果より、浮体背後で時計回りの循環流が生じ、その循環流が天端面中央に当たる流れとなった。
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