タワー構造物に発生する特異な空力振動の励振源の可視化

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11750430
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 北川 徹哉 日本大学, 理工学部, 助手 (10287584)
• Keywords: エンドセル励振 / 自由端渦 / 可視化実験 / 渦励振 / 塔状円柱構造物 / 3次元流れ / Trailing Vortex

Research Abstract

流れの中におかれた非流線形物体においてはカルマン渦が発生し,これが渦励振とよばれる空力振動を励起することが知られている.しかし,タワー状の円柱構造物においては渦励振の発振風速よりも数倍高い風速域においても渦励振と類似の振動現象が発現する.この原因は構造物先端から発生する自由端渦であることが既に示されているが,自由端渦の構造は未解明であった.そこで本研究は自由端渦の空間的構造を明らかにすることを目的として,レーザースリットと水素気泡法を用いた可視化実験を行った.可視化映像をビデオに記録し,自由端渦の3次元構造,および発生周期を分析した.その結果,円柱先端において流れ方向とやや傾斜した軸を有する渦が形成され,しばらく円柱背後に停留した後,後方へ放出される様子が観察された.これが自由端渦であると思われる.従来,円柱先端近傍にはTrailing Vortexとよばれる縦渦が定常的に形成されることが知られている.本研究で観察された自由端渦の構造は,このTrailing Vortexと非常に良く似ていたため,自由端渦はTrailing Vortexがちぎれて後方へ放出されたものであると考察された.

Research Products

• [Publications] 北川徹哉: "風圧測定に基づく塔状円柱構造物のエンドセル励振の発生機構"土木学会論文集. 647/I-51. 191-204 (2000)
• [Publications] T.Kitagawa: "Wind Pressures Measurement on End-Cell-Induced Vibration of a Cantilevered Circular Cylinder"Abstracts of Fourth International Colloquium on BBAA. 145-148 (2000)
• [Publications] T.Kitagawa: "Wind Pressures on End-Cell-Induced Vibration of a Circular Tower"ASCE, Journal of Engineering Mechanics. (掲載決定済み).