| 研究課題/領域番号 |
13650532
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
構造工学・地震工学
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| 研究機関 | 中央大学 |
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研究代表者 |
平野 廣和 中央大学, 総合政策学部, 教授 (80256023)
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| 研究分担者 |
丸岡 晃 八戸工業高等専門学校, 建設環境工学科, 講師 (30310973)
樫山 和男 中央大学, 理工学部, 教授 (10194721)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2003
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| キーワード | 非定常空気力 / 数値流体解析 / 乱流モデル / 空気力学 / Smagorinskyモデル / 矩形柱断面 / PC並列計算機 / 箱桁 |
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| 研究概要 |
CFDが長大橋梁の耐風設計実務に取り入られるためには、高い精度で橋梁断面に作用する非定常空気力が解析可能な数値解析手法の開発が希求されている。よって、本研究では、橋梁断面に作用する非定常空気力を算出する数値解析手法の開発を目的とする。
具体的には、基礎方程式に、large eddy simulation(LES)におけるSmagorinsky sub-grid scale(SGS)モデルによる空間的なfiltering操作を施した非圧縮粘性Navier-Stokes方程式を採用し、解析手法に、著者らが提案したIBTD/FS有限要素法を用いる。また、振動する物体まわりの流れを扱うための動的解析手法に、有限要素メッシュを変形させず、領域全体を剛体的に振動させる方法を適用する。これらにより、非定常空気力を算出する解析手法を構築した。
次に、本手法の妥当性の検証として、振幅依存性が生じる断面辺長比B/D=150の断面を取り上げた。ここでは数値流体解析(CFD)の精度を確認するとの観点に立脚し、この断面は高風速域で振幅依存性という特別な現象を生じるので、これを数値流体解析で再現することができるならば、十分有効情報を得ることができると判断することが可能である。この様な観点から、B/D=150の超偏平な矩形断面を取り上げ、風洞実験と同じ条件下において3次元数値流体解析を行い、静的空気力係数の算出ならびにねじれの非定常空気力係数の算定を行った。これにより風洞実験結果で指摘されている特殊な現象である高風速域で振幅依存性を風洞案験と数値流体解析の比較を行い、数値流体解析手法の精度の確認することができた。
最後に、実際の橋梁断面形状に近いB/D=13の矩形断面を取り上げ、風洞実験と同じ条件下において3次元数値流体解析を行い、静的空気力係数の算出ならびにねじれの非定常空気力係数の算定を行い、これらにより、実用性に関しても検討を行った。
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