タワー構造物に発生する特異な空力振動の励振源の可視化

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流れの中におかれた非流線形物体においてはカルマン渦が発生し,これが渦励振とよばれる空力振動を励起することが知られている.しかし,タワー状の円柱構造物においては渦励振の発振風速よりも数倍高い風速域においても渦励振と類似の振動現象が発現する.この原因は構造物先端から発生する自由端渦であることが既に示されているが,自由端渦の構造は未解明であった.そこで本研究は自由端渦の空間的構造を明らかにすることを目的として,レーザースリットと水素気泡法を用いた可視化実験を行った.可視化映像をビデオに記録し,自由端渦の3次元構造,および発生周期を分析した.その結果,円柱先端において流れ方向とやや傾斜した軸を有する渦が形成され,しばらく円柱背後に停留した後,後方へ放出される様子が観察された.これが自由端渦であると思われる.従来,円柱先端近傍にはTrailing Vortexとよばれる縦渦が定常的に形成されることが知られている.本研究で観察された自由端渦の構造は,このTrailing Vortexと非常に良く似ていたため,自由端渦はTrailing Vortexがちぎれて後方へ放出されたものであると考察された.