音響撹乱を用いた構造物の空力弾性振動制御法に関する研究

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円柱周辺の剥離流れを音響などの周期的撹乱を用いて刺激することにより,円柱の渦励振グ低減されることが著者らの風洞実験により分かっており,渦励振に対する効率的な制御法として期待される.その制振メカニズムについて検討するため、円柱周辺の剥離流れに対し円柱表面から周期的撹乱を与える数値シミュレーションを行った.さらに、円柱周辺の剥離流れに対して線形安定性解析を適用し,剥離せん断層内での撹乱の増幅特性や撹乱により生じる渦の特性,撹乱が円柱後流の不安定性やカルマン渦の放出特性に与える影響などについて検討した.その結果,以下の知見が得られた.1. 剥離せん断層において増幅率の高い周波数は,数値シミュレーションや風洞実験において円柱の空力特性を変化させるのに効果の高い撹乱の周波数域にほぼ一致することが綿形安定性解析により示された.またそれらの周波数の撹乱によって生じた渦は,円柱背部付近において渦どうしの合体を生じやすいことが明らかなった.2. 撹乱により円柱側面の剥離せん断層に生じた渦は,カルマン渦の巻き込みを断続的に促進することによって円柱に作用する非定常揚力の位相を早める働きをする.その結果,円柱に作用する非定常揚力の負減衰成分が低減し、空力的に安定化することが明らかとなった.