上流側物体背後の円柱の空力振動のメカニズムの解明と風力発電装置への応用

上游物体后方圆柱体气动振动机理的阐明及其在风力发电设备中的应用

• 批准号: 14655168
• 负责人: 長尾 文明
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: The University of Tokushima
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14655168/
• 关键词: 複数物体周りの流れ; 後流側円柱の空力振動; ウエイクインデュースド振動; 渦法による数値流体解析; 風力発電

本研究においては,各種断面の背後に置かれた円柱の空気力学的に極めて不安定な特性のメカニズムを各種風洞実験(主流方向と気流直交方向の2自由度支持及び気流直交方向の応答実験,スモークワイヤーを用いた可視化実験,熱線風速計による気流計測実験,微風圧計による圧力計測実験)ならびに渦法による断面周りの気流の解析によって検討すること,さらに,風力発電への利用の可能性について,自然風を模擬した乱れた気流中における振動特性の把握,風向が変化した場合の振動特性の把握及び振動振幅の変化の発電効率に及ぼす影響等について検討し,風力発電装置の実用化のための基礎的データを収集することを目的としていた.本研究では,以下に示す項目について検討を行い,得られた成果の概要を併せて示す.1)物体背後の後流側円柱のウェイクインデュースド振動の特性把握振動現象の正確な特性把握と風力発電の基礎資料として,上流側角柱の寸法・形状・設置位置等を変化させて後流側円柱の非常に複雑な応答特性を調査した.2)複数物体断面周りの流れの特性から円柱の空力振動の発生メカニズムの把握流れの可視化と精密な気流特性の計測を実施し,後流側円柱の空力振動の発生メカニズムについて検討した.3)渦法による複数物体周りの流れの解析による円柱の空力振動の発生メカニズムの把握渦法による複数物体周りの流れの解析によって後流側円柱の空力振動の発生メカニズムについて検討した.物体断面を近似する渦点全てから渦放出を行うことによる渦点の移動計算量のおびただしい増加に対して並列計算の有効性が検証された.これらの検討により,上流側物体から形成される後流の幅と下流側円柱の直径の割合,上流側角柱の厚みで基準化した下流側円柱の振動発現風速と角柱の後流幅等により,円柱の空力不安定振動を特徴づけると共に風力発電のための基礎資料が得られた.

This study に お い て は, various section の に left behind か れ た column has drifted back towards ¥ の empty 気 mechanics に extremely め て unrest な features の メ カ ニ ズ ム を various wind tunnel be 験 (mainstream direction と 気 flow direction of the rectangular の 2 degrees of freedom support and び 気 flow direction of rectangular の 応 answer be 験, ス モ ー ク ワ イ ヤ ー を with い た visualization be 験, hot-line anemometer に よ る 気 flow measuring be 験, breeze 圧 meter に よ る pressure measuring be 験) な ら び に vortex method に よ る section weeks り の 気 flow の parsing に よ っ て beg す 検 る こ と, さ ら に, wind 発 electric へ の possibility using の に つ い て, natural wind を simulation し た disorderly れ た 気 stream に お け master の る vibration characteristics, the wind が variations change し た occasions の grasp の vibration characteristics and び の vibration amplitude variations change の 発 rate of electricity services Impact に and ぼ す に つ い て 検 for し, wind 発 の electric device be used the の た め の based デ ー タ を 収 set す る こ と を purpose と し て い た. This study で は, the following に す project に つ い て 検 for line を い, too ら れ た results summary の を and せ て す. 1) objects behind の back flow side column has drifted back towards ¥ の ウ ェ イ ク イ ン デ ュ ー ス ド vibration の の な correct grasp the vibration phenomenon characteristic grasping と wind 発 electric の basic data と し て, upper side Angle method, shape, position setting を の inches - turn さ せ て after Flow side column has drifted back towards ¥ の very に complex 雑 な 応 a feature を survey し た. 2) complex object section weeks り の flow れ の features か ら column has drifted back towards ¥ の aero vibration の 発 raw メ カ ニ ズ ム の grasp flow れ の visualization と precision な 気 flow characteristic の measuring を be し, back flow side column has drifted back towards ¥ の aero vibration の 発 raw メ カ ニ ズ ム に つ い て beg し 検 た. 3) vortex に よ る complex object weeks り の Flow れ の parsing に よ る column has drifted back towards ¥ の aero vibration の 発 raw メ カ ニ ズ ム の grasp the method of vortex に よ る complex object weeks り の flow れ の parsing に よ っ て back flow side column has drifted back towards ¥ の aero vibration の 発 raw メ カ ニ ズ ム に つ い て beg し 検 た. Object section を approximate す る vortex point all て か ら vortex line released を う こ と に よ る vortex point の mobile computation の お び た だ し い raised plus に し seaborne て parallel computing の have sharper sex が 検 card さ れ た. こ れ ら の beg に 検 よ り, upper side object か ら form さ れ る back flow of の と dirty side column has drifted back towards ¥ の diameter の cut, upper side Angle の thick み で benchmarking し た downstream side has drifted back towards ¥ column の 発 now wind vibration と Angle の flow picture after に よ り, column has drifted back towards ¥ の aerodynamic unstable vibration を, 徴 づ け る と に total wind 発 electric の た め の basic data が must ら れ た.

项目成果

宇都宮英彦, 長尾文明, 野田稔, 片山真文: "角柱後流の作用による円柱の空力振動特性の関する研究"第17回風工学シンポジウム論文集. 309-314 (2000)

Hidehiko Utsunomiya、Fumi Nagao、Minoru Noda、Masafumi Katayama：“棱柱尾流作用下圆柱体的气动振动特性研究”，第 17 届风工程研讨会论文集 309-314（2000 年）。