超高層建物に適した空気力学的制振技術の物理機構解明に関する系統的研究

本研究は、超高層建物に適した空気力学的な制振技術の物理的な機構を解明することを目的にシミュレーションならびに実験の両面から系統的に検討し、以下に示す成果を得た。1.超高層建物の二次元基本断面の空力性能に関する物理機構の仮定と予備検討ここでは、超々高層建物の断面形上の空力性能が確定されていない状況を踏まえて、各種基本断面を以下のように物理的な機構を仮定の上、系統的分類を行ない、空力的に有効な方法としての根拠を明らかにした。○角の隅切りによる剥離せん断層の安定化○角柱側方における障害物による交番渦の崩壊○角柱側方における停留領域による剥離渦の取り込み○角柱近傍付属物による剥離せん断層の制御○三次元渦による剥離せん断層と交番渦の制御2.各種断面柱状体まわりの流れの構造と空力特性に関するシミュレーション解析数値シミュレーションを実施し、断面形状を変化させた時の瞬間渦度分布あるいは空気力の時間変動性状を具体的に検討し、両者の空気力学的な関連性を明らかにした。3.三次元的な渦を利用した空力制振技術に関する実験的検討高層建物の代表的形状である角柱から三次元的な渦を発生させ、高層建物の渦による風向直角方向の振動の抑制を実現するため、その技術の基本的な制振機構を実験的に検討した。4.空力制振技術に関する系統的分類と総合的性能評価各種空力制振技術に関して、平均抗力係数、変動揚力係数、ストローハル数などの空力特性を総合的に明らかにした。さらに、その制振効果が有効に働く条件を明確にし、どのような物理機構が超高層建物に適用する上で空気力学的に有利な性状であるかを模索し、各手法の実用的可能性を考察した。

本研究は、超高層建物に適した空気力学的な制振技術の物理的な機構を解明することを目的にシミュレーションならびに実験の両面から系統的に検討し、以下に示す成果を得た。1.超高層建物の二次元基本断面の空力性能に関する物理機構の仮定と予備検討ここでは、超々高層建物の断面形上の空力性能が確定されていない状況を踏まえて、各種基本断面を以下のように物理的な機構を仮定の上、系統的分類を行ない、空力的に有効な方法としての根拠を明らかにした。○角の隅切りによる剥離せん断層の安定化○角柱側方における障害物による交番渦の崩壊○角柱側方における停留領域による剥離渦の取り込み○角柱近傍付属物による剥離せん断層の制御○三次元渦による剥離せん断層と交番渦の制御2.各種断面柱状体まわりの流れの構造と空力特性に関するシミュレーション解析数値シミュレーションを実施し、断面形状を変化させた時の瞬間渦度分布あるいは空気力の時間変動性状を具体的に検討し、両者の空気力学的な関連性を明らかにした。3.三次元的な渦を利用した空力制振技術に関する実験的検討高層建物の代表的形状である角柱から三次元的な渦を発生させ、高層建物の渦による風向直角方向の振動の抑制を実現するため、その技術の基本的な制振機構を実験的に検討した。4.空力制振技術に関する系統的分類と総合的性能評価各種空力制振技術に関して、平均抗力係数、変動揚力係数、ストローハル数などの空力特性を総合的に明らかにした。さらに、その制振効果が有効に働く条件を明確にし、どのような物理機構が超高層建物に適用する上で空気力学的に有利な性状であるかを模索し、各手法の実用的可能性を考察した。