2004 Fiscal Year Annual Research Report
長大橋箱桁断面の空力特性に対するDESを用いた数値流体解析とその適用性の評価
| Project/Area Number |
15760355
|
|---|
| Research Institution | Hachinohe National College of Technology |
|---|
Principal Investigator |
丸岡 晃 八戸工業高等専門学校, 建設環境工学科, 講師 (30310973)
|
|---|
| Keywords | 長大橋 / 矩形断面 / 箱桁断面 / 数値流体解析 / 有限要素法 / LES / RANS / DES |
|---|
| Research Abstract |
本年度は、昨年度開発したSpalartらによるDESの有限要素法による数値流体解析によって、最終目標であるDESを用いた長大橋箱桁断面の空力特性の検討を目指し、以下の研究項目を実施した。
1.矩形断面にフェアリングを付加した基本箱桁断面の静的解析を行った。その結果、DESの結果は、LESほど強い流れの3次元性が見られず、3次元性が見られたのは、後縁部のみとなり、RANSとほぼ同等となった。LESの結果とかけ離れたことから、DESで必要となるモデル定数等に工夫が必要であるという結論が得られた。
2.DESのモデル定数等による影響を考察するため、基本に立ち返り、典型的な剥離・再付着流れとなる断面辺長比4の矩形断面の静的解析を行った。その際、DESにおいてRANSとLESの解析領域の境界に関わる要素となるモデル定数等をオリジナルの推奨値から変化させ、解析結果の影響について調査した。その結果、RANSによる解析領域を狭めれば、DESにおいてもLESと同等の流れの3次元性が発生し、剥離・再付着流れをよく再現できることを示した。
3.2.で検討したモデル定数等によって、1.で扱った基本箱桁断面(1箱桁断面)および中抜き部を有する2箱桁断面の静的解析を行った。その結果、流れの3次元性が得られ、DESはLESより少ない計算規模で高レイノルズ数の計算が可能であり、中抜き部を有するような複雑な流れとなる2箱桁断面においても、剥離・再付着流れをよく再現できることを示し、DESの適用性を高めることができた。4.静的解析に対する解析コードに、ALE法を適用することによって、振動問題を含む動的解析が行えるような解析コードを作成した。このコードによって断面辺長比4の矩形断面の動的解析を行った。ただし、乱流モデルはRANS (Spalart-Allmarasモデル)である。これによって、定性的な渦励振の発生メカニズム等の動的空力特性を明らかにした。
|
