都市内気流中の橋梁構造物の空力特性および風荷重評価

城市气流中桥梁结构气动特性及风荷载评估

• 批准号: 06650519
• 负责人: 白土 博通
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06650519/
• 关键词: 都市内気流; 空力振動; 橋梁構造物; CFD; 矩形断面; 乱流効果; 連行作用; 六角形桁断面

本研究は、都市内気流中の橋梁構造物に作用する風荷重特性を風洞実験ならびに数値解析の両面から検討を加えることを目的とするものである.本研究の成果の概要は以下のようである.1.構造基本断面の空力特性評価に対するCFDの応用についてCFDの中でも比較的簡便な離散渦法を用い,構造基本断面(矩形断面)の空気力,および後流の流速変動特性の再現を試みた.物体近傍の流れの解析精度を上げ,かつ流れの粘性を考慮するため,渦法と差分法それぞれの利点を生かした解析手法を適用し,解析を行った.解析結果に及ぼす数値粘性の影響が大きいため,これを抑える新たな手法を提案すると共に,その妥当性について断面辺長比1:2矩形断面のストローハル数(後流の流速変動特性を示す無次元数)がレイノルズ数によって変化する様を再現し,実験値との比較により検証した.さらに,物体の振動問題へ拡張し,振動中の非定常圧力,非定常空気力について解析を試み,準定常的な特性は非粘性解析である程度再現可能であるものの,非定常性が強い領域では流れの粘性を的確に導入する必要性が指摘された.2.乱流中の橋梁構造物の動的空力特性について強い乱れを含む都市内の気流による橋梁構造物の空力特性を調査するために,前縁,後縁形状を独立に変化させた断面を対象に,乱流の渦励振に及ぼす影響を風洞実験より検討した.その結果,矩形断面で乱流中で応答振幅が低減するメカニズムは,前縁剥離渦は乱れにより弱められることはなく,乱流による流れ場全体の微妙な変化が矩形断面の自己励起型渦励振では安定化効果という形で現れ,六角形桁断面の再付着型渦励振では逆に不安定化効果として現れること,さらにこの「微妙な変化」は乱流の高周波数成分による流れの連行作用であること等が明かとなった.

This study focuses on the role of bridge structures in urban water flow and the wind load characteristics and numerical analysis of wind tunnels. The purpose of the study is the following. 1. Structure of the basic section. Aerodynamic Characteristics Evaluation 価に対するCFDの応用についてCFDの中でも Simple discrete vortex method is used, and the basic fracture structure is Surface (rectangular cross-section) air force, backflow and flow velocity variation characteristics are reproduced and tested. The analytical accuracy of the flow near the object is high. , かつ流れのviscosityをConsiderationするため,vortex methodとdifferential methodそれぞれの Advantagesを生かしたanalytical techniqueをapplicableし,analyticを行った. Analysis results and ぼすNumber value viscosity influence が大きいため, これを氪える新たな Technique を proposal すると公に, そAppropriateness of the cross-section length ratio of 1:2 rectangular cross-section No.にイノルズによって変化する様をReappearanceし,実験値とのComparisonにより検证した.さらに,Object vibration problemへ拡张し, unsteady constant pressure force in vibration, unsteady air pressure force analysis and test, quasi-steady characteristics and non-viscous analysis The level of reproduction is possible, the field of non-steadiness is strong, the flow is sticky, and the necessity is pointed out. 2. The aerodynamic characteristics of the bridge structure in the turbulent flow. The aerodynamic characteristics of the bridge structure in the urban flow. Characteristics: investigation of the shape of the front and rear parts, independent change of the cross section, image of the cross section, and the influence of the turbulent vortex excitation and vibration The result of the wind tunnel test is that the amplitude of the turbulent flow in the rectangular cross-section is reduced and the amplitude is reduced, and the front stripping vortex is The whole field of turbulent flow is subtle and the rectangular cross-section is self-excited vortex excitation. The stabilization effect of the hexagonal beam section is reflected in the shape of the vortex excitation, and the unstabilizing effect of the hexagonal beam section is reflected in the vortex excitation. ,さらにこの『subtle change』はturbulenceのhigh-frequency componentによる流れのcontinuous actionであることwaitが明かとなった.

项目成果

松本 勝: "渦励振に及ぼす乱流効果に関する研究" 平成7年度日本風工学会年次研究会発表会. (発表予定). (1995)

Masaru Matsumoto：“涡流激励的湍流效应研究”1995 年日本风工程学会年度研究会议（预定报告）。

白土博通: "渦法による流れの解析に関する考察" 平成7年度土木学会関西支部年次学術講演会. (発表予定). (1995)

Hiromichi Shirato：“使用涡流法进行流动分析的考虑”日本土木工程师学会关西分会 1995 年学术会议（预定报告）。