磁気浮上を利用した慣性力バランス型高精度非定常空気力測定に関する研究

構造物の耐風性の評価を行う場合、振動中における空気力である非定常空気力を知る必要がある。しかしながら、現状では、非定常空気力を正確に測定するには、高価な測定装置が必要であるため、構造物の設計の際に、常に非定常空気力を測定することは困難である。そこで、安価で正確に非定常空気力を測定できる装置の開発を意図したのが、本研究の目的である。種々の検討を行ってきたが、模型の取り付け部における不具合を除去するために、電磁浮上式を提案し、この手法の確立を目指してきているが、未だ安定した測定ができる状態になっていない。同時に、従来どおりの模型の固定方法による慣性力消去型の測定装置の開発をも継続してきている。この方法では、新たな測定方法の提案をし、それに付随する測定値の修正方法を考案したことにより、正確な空気力の測定に成功した。大きな特徴は、無風時の空気力を測定できた点である。従来の手法では、無風時の空気力を無視した測定であったために、低風速時の空気力が正確ではなかった点である。例えば、平板の上下振動時の揚力についてみると、ポテンシャル流中での振動に対してTheodorsenが導いた理論解では、無風時には非定常空気力は零となり、無風時には振動中に平板には非定常空気力は作用しないことになる。しかしながら、実際には無風時には空気力の作用により、振幅に対して非線形の減衰状態となっている。この現象を説明できる非定常空気力の測定が可能になって初めて真の非定常空気力の測定ができたことになる。以上により、研究目的を達成できたことになる。今回の研究の範囲では、たわみ振動にのみ着目しているが、更にねじり振動についても検討を進めており、ほぼ完成の域に達する予定である。

構造物の耐風性の評価を行う場合、振動中における空気力である非定常空気力を知る必要がある。しかしながら、現状では、非定常空気力を正確に測定するには、高価な測定装置が必要であるため、構造物の設計の際に、常に非定常空気力を測定することは困難である。そこで、安価で正確に非定常空気力を測定できる装置の開発を意図したのが、本研究の目的である。種々の検討を行ってきたが、模型の取り付け部における不具合を除去するために、電磁浮上式を提案し、この手法の確立を目指してきているが、未だ安定した測定ができる状態になっていない。同時に、従来どおりの模型の固定方法による慣性力消去型の測定装置の開発をも継続してきている。この方法では、新たな測定方法の提案をし、それに付随する測定値の修正方法を考案したことにより、正確な空気力の測定に成功した。大きな特徴は、無風時の空気力を測定できた点である。従来の手法では、無風時の空気力を無視した測定であったために、低風速時の空気力が正確ではなかった点である。例えば、平板の上下振動時の揚力についてみると、ポテンシャル流中での振動に対してTheodorsenが導いた理論解では、無風時には非定常空気力は零となり、無風時には振動中に平板には非定常空気力は作用しないことになる。しかしながら、実際には無風時には空気力の作用により、振幅に対して非線形の減衰状態となっている。この現象を説明できる非定常空気力の測定が可能になって初めて真の非定常空気力の測定ができたことになる。以上により、研究目的を達成できたことになる。今回の研究の範囲では、たわみ振動にのみ着目しているが、更にねじり振動についても検討を進めており、ほぼ完成の域に達する予定である。