高層煙突支持部材に発生する自励振動の特性と対策に関する研究

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20560211
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 佐藤 勇一 Saitama University, 理工学研究科, 教授 (30134828)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 長嶺 拓夫 埼玉大学, 理工学研究科, 講師 (00323379) ; 森 博輝 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (50451737)
• Keywords: 流体関連振動 / 空力励振 / 高層煙突 / 不安定振動 / 自励振動

Research Abstract

申請者は観測された実現象を基に、理論解析を行っている。理論解析は流れ場を仮定しブレースに加わる圧力を計算した。この圧力を外力としたブレースの運動方程式から振動モードについて検討を行い、風速によって不安定振動が発生することを明らかにしている。その結果、ブレースが強風時に振動する現象は、流体力に直行するブレースの変位がスパイラル状に増大し続ける場合は不安定振動であり、一方スパイラル状にならない場合にはブレースはその剛性による復元力によって、もとの静止状態に戻り安定に静止することを明らかにしている。
この理論解析結果を踏まえ、本研究では,製作した実験装置を用いて,流れ場に置かれた剛性の高い円柱の近傍に弾性棒を設置した際に,弾性棒に発生する振れまわり運動について調べた。これにより,弾性棒が円柱よりも上流および下流に設置された場合における振れまわり運動の基本的な特性を明らかにした。その内容は、弾性棒が円柱の上流および下流に置かれた場合に発生する振れまわり運動の方向を明らかにするとともに,いくつかのパラメータの影響について知見を得た。
弾性棒が円柱の上流に配置されたときの振れまわり方向は理論解析におけるブレースの振れまわり方向と一致し、その振動数はカルマン渦による振動数とことなることを可視化実験などから明らかにした.きらにより説細な可視化を行うために実験装置を改良し継続して実験データを収集している。