空力弾性問題の数値流体解析に関する基礎的研究

气动弹性问题计算流体分析基础研究

基本信息

  • 批准号:
    05650447
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.47万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1993
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1993 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

1.流体-構造連成解析法の改良本研究課題に着手するまでに、構造と流体との間の境界移動に伴って解析メッシュが変形するArbitrary Lagrangian-Eulerian(ALE)法に基づく有限要素流れ解析法を開発しているが、本研究ではこの解析法を風工学における空力弾性問題の対象となる高レイノルズ数流れに適用するために、乱流モデルとしてSmagorinskyの渦粘性モデルを導入した。このモデルを検証するための予備計算として、静止円柱まわりの流れの解析を実施し、亜臨界領域から超臨界領域に移る際に抗力係数が降下する現象を捉えるなど、流体力や渦放出周波数を妥当に評価できることを確認した。2.解析法を検証するための実験構成した流体-構造連成解析法を検証する目的で、円柱の渦励振の実験を実施した。本研究では、自由振動時の円柱の応答特性だけでなく、表面圧力分布の測定も行った。表面圧力分布については、強制振動実験については報告があるが、自由振動実験ではあまり例がない。3.検証解析の実施前項2.の自由振動実験を対象に、1.で構成した解析法による解析を行った。円柱の固有振動数は約10Hz、共振風速は約5m/sで、レイノルズ数は約40、000である。その結果、共振風速近くで円柱の応答振幅が増大し、それと同時に渦放出周波数が円柱の固有振動の数にロックするという、渦励振現象の特色を捉えられた。また、渦励振の発現風速、ロックイン風速域、応答振幅なども、実験結果と比較して良好な一致を見ることができた。また、表面圧力分布も良好に対応しており、本研究で構成した解析法が基本的に妥当なものであることを確認した。
1. An improved analytical method for fluid-structure interaction is proposed in this paper. The analytical method for finite element flow is based on the Arbitrary Lagrangian-Eulerian(ALE) method. Turbulence and viscosity Pre-calculation, static column analysis, critical region, supercritical region shift, drag coefficient drop, hydrodynamic force and vortex emission cycle number are properly evaluated. 2. Analytical method for verification of fluid structure and structure connection In this study, the response characteristics of the cylinder under free vibration and the surface pressure distribution were measured. Surface pressure distribution, stress vibration, report, free vibration, example 3. Verification and analysis of the implementation of the preceding paragraph 2. Free vibration of the implementation of the image, 1. Composition of the analysis of the implementation of the analysis The natural vibration number of the cylinder is about 10Hz, the resonance wind speed is about 5m/s, and the vibration number is about 40 and 000. As a result, the amplitude of the resonance of the cylinder increases, the number of cycles of the vortex emission increases, and the characteristics of the vortex excitation phenomenon are identified. Wind speed, vortex excitation, wind speed range, response amplitude, and comparison results are consistent. The surface pressure distribution is good, and the analytical method of this study is proper.

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
T.Nomura: "Finite element analysis of vortex-induced vibration of bluff cylinders" J.of Wind Engrg.& Indust.Aerodyn.46&47. 587-594 (1993)
T.Nomura:“钝体圆柱体涡激振动的有限元分析”J.of Wind Engrg。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
野村卓史: "Smagorinskyモデルを用いた円柱まわりの流れの有限要素解析" 第7回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 279-282 (1993)
Takashi Nomura:“使用 Smagorinsky 模型对圆柱体周围流动进行有限元分析”第七届计算流体动力学研讨会论文集 279-282 (1993)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
野村卓史: "Smagorinskyの渦粘性モデルを用いた円柱まわりの高レイノルズ数流れの解析" 構造工学論文集. 40A. (1994)
Takashi Nomura:“使用 Smagorinsky 涡流粘度模型分析圆柱体周围的高雷诺数流动”《结构工程杂志》40A (1994)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
野村卓史: "振動する偏平断面部材まわりの流れの数値解析" 日本風工学会誌. No.55. 89-90 (1993)
Takashi Nomura:“振动扁平截面构件周围流动的数值分析”,日本风工程学会杂志,第 55 期(1993 年)。
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  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
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