ダクト内噴流による昇圧力と速度分布の実験的・数値的解析

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650194
• Research Institution: Kogakuin University
• Principal Investigator: 水野 明哲 工学院大学, 工学部, 教授 (80133320)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 光太郎 工学院大学, 工学部, 助教授 (80252625) ; 雑賀 高 工学院大学, 工学部, 教授 (20146731)
• Keywords: 管内流 / 噴流 / 昇圧力 / 速度分布 / トンネル換気 / 安全 / 運動量保存則 / 乱流混合

Research Abstract

自動車トンネルの換気のために、トンネル内に傾斜噴流を吹き込む方式は、昇圧力を生じる反面、車両走行を妨害する可能性も起こる。これを解明するため、30分の1スケールの模型を製作し、さまざまなパラメータで昇圧力と速度分布を測定し、その特性を整理することにより、トンネル換気設備設計のための基本的な事項を把握しようとするものである。
本年度は主として実験用ダクトの設計・製作・試運転を行った。ダクトは透明アクリル製で、一辺230mmの正方形断面をもち、直線部延長7.7mで、側壁に100mmごとに圧力測定孔を設置した。測定は主としてレーザー流速計を用い、主要な断面で速度分布を測定し、軸方向の圧力分布も測定した。
実験は30度の角度でダクト内に噴流を噴出すものとし、直接噴出す形状と、ガイドベーンを用いる形状について行った。直接噴出した場合は、噴流が車道空間に広がるために、車両への影響が懸念されることが判明した。また、ガイドベーンを用いる場合について、数種類の形状を試行したが、ほとんどの場合で噴流は天井に付着し、車両走行に影響を及ぼさないような速度分布を得ることができた。昇圧特性については、ガイドベーンなしの場合に比べて、ガイドベーンつきのケースでは、最終噴出し速度に強く依存することがわかり、もっとも狭いケースでは、1を超える昇圧係数となった。このような形状では、送風機の動力は必要なものの、車道空間への影響が少なく、かつ高い昇圧力が得られることから、実用的に有効なものであろうと考えられ、今後の展開で有意義な研究成果が得られることが期待できる。