2023 Fiscal Year Annual Research Report
Study on Stability of Vehicles on Bridges under Strong Winds by Numerical Simulation
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20K04659
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| Research Institution | National Institute of Occupational Safety and Health,Japan |
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Principal Investigator |
金 惠英 独立行政法人労働者健康安全機構労働安全衛生総合研究所, 建設安全研究グループ, 任期付研究員 (80736439)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
勝地 弘 横浜国立大学, 大学院都市イノベーション研究院, 教授 (80303080)
藤野 陽三 横浜国立大学, 先端科学高等研究院, 名誉教授 (20111560)
シリンゴリンゴ ディオン 横浜国立大学, 先端科学高等研究院, 特任教員(准教授) (60649507)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 横風 / 橋梁 / 車両 / 安全性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
橋梁-車両まわりの流れ場を風洞実験と数値流体解析で再現し，横風により車両に働く空気力を求めることと，その空気力を外力として車両の動的運動モデルに入力し，車両が不安定となる時の風速を求めることである．
そのための一段階として本研究では，まず強風時の東京湾アクアライン橋梁部上の車両まわりの複雑な流れ場を顕密に再現することと，車両に作用する空気力を求めるために，風洞実験と数値流体解析を行った．車両に作用する空気力を求めるこの2つの手法については，風洞実験に関しては結果の信頼性が高く，様々なケースを比較的容易に実行可能であるという利点があるが，流れの状況を把握するのが難しく，また本研究では車両の1断面あるいは2断面のみでの計測であり，車両に作用する空気力の詳細な特性を求めることは難しいという側面もある．一方で数値流体解析は，車両全体に作用する空気力を捉えることが可能であり，流れ場の詳細や車両全体の圧力分布を求めることができるという利点があるが，モデル化及びメッシュ作成の難易度が高く，実際の流れ場をどの程度再現できているかについては検証が必要で，数値流体解析のみで信頼性を持たせることは難しいという現状がある．そこで本研究では，風洞実験結果と数値流体解析結果とで比較を行い，数値流体解析モデルの妥当性を検証した．そして次に，数値流体解析によって得られたバスに作用する空気力係数を，車両の動的運動方程式モデルに外力として入力することで，車両の安定解析を行い，東京湾アクアライン上のバスにおいて，不安定現象が発現する限界風速を車線，車両重量，路面状態ごとに求めた．また本研究では，横転とヨーイングの2つの不安定現象を対象とした．横転はいずれかのタイヤの垂直抗力が負となった場合に発現するとし，ヨーイングは前輪及び後輪のどちらかの摩擦力の合力が最大静止摩擦力を越えた場合に発現すると定義した．
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