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

塔结构中发生的独特空气动力学振动的激励源的可视化

• 批准号: 11750430
• 负责人: 北川 徹哉
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Nihon University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750430/
• 关键词: エンドセル励振; 自由端渦; 可視化実験; 渦励振; 塔状円柱構造物; 3次元流れ; Trailing Vortex

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.

In the middle of the flow, there is a non-flow linear object, and the vortex is generated, and the vortex vibration is excited. Vortex excitation and similar vibration phenomena occur in the high wind speed domain. The reason for this is that the free end vortex is generated at the tip of the structure, and the structure of the free end vortex is not explained. In this paper, the structure of free end vortex is studied. Visualize the image, record, and analyze the 3D structure of the free end vortex. As a result, the vortex formed at the tip of the column and at the back of the column was observed.これが自由端涡であると思われる. Trailing Vortex is a steady state vortex. This study examines the structure of the free end vortex, the trailing vortex and the very good structure of the trailing vortex.

项目成果

T.KITAGAWA: "Effects of Free-End Condition on End-Cell-Induced Vibration"Journal of Fluids and Structures. 13. 499-518 (1999)

T.KITAGAWA：“自由端条件对末端单元引起的振动的影响”流体与结构杂志。

北川徹哉: "風圧測定に基づく塔状円柱構造物のエンドセル励振の発生機構"土木学会論文集 I. (2000年4月号に掲載決定済み).

北川哲也：“基于风压测量的塔状圆柱结构端部单元激励的生成机制”，日本土木工程学会论文集 I.（预定于 2000 年 4 月号出版）。

北川徹哉: "風圧測定に基づく塔状円柱構造物のエンドセル励振の発生機構"土木学会論文集. 647/I-51. 191-204 (2000)

Tetsuya Kitakawa：“基于风压测量的塔状圆柱形结构的端部激励的生成机制”，日本土木工程师学会汇刊 647/I-51 (2000)。

T.KITAGAWA: "Wind Pressures Measurement on End-Cell-Induced Vibration of a Cantilevered Circular Cylinder"Abstracts of 4^<th> International Colloquium on BBAA. (掲載決定済み).

T.KITAGAWA：“悬臂圆柱体端部诱导振动的风压测量”第 4 届 BBAA 国际学术讨论会摘要（已接受出版）。

T.Kitagawa: "Wind Pressures Measurement on End-Cell-Induced Vibration of a Cantilevered Circular Cylinder"Abstracts of Fourth International Colloquium on BBAA. 145-148 (2000)

T.Kitakawa：“悬臂圆柱体端部诱导振动的风压测量”第四届 BBAA 国际学术讨论会摘要。