橋梁構造物における渦励振とその渦生成機構に関する研究

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本年度は,構造基本断面における異種空力振動現象の干渉を把握することを目的に,カルマン渦励振,自己励起型渦励振,ギャロッピング,ねじれフラッターなどの空力振動が発生するB/D=2矩形断面を対象に,風洞実験を行った.以下に得られた結果を示す.●B/D=2矩形断面においての1/St(ストロハル数)付近の風速域においてカルマン渦との同期現象によりギャロッピング振動が発現することが知られていることから,この現象はギャロッピングがカルマン渦による振動によって励起されている可能性が示唆された.●本研究では,次のような空力干渉が確認された.1)連成フラッター,2)ねじれフラッターがギャロッピングを抑制,3)ギャロッピングによりねじれフラッターの発現が高風速側に移行,4)ねじれ渦励振によりギャロッピングを抑制.●ねじれフラッターがギャロッピングを抑制する現象は,ねじれフラッターの発生起因であるSeparation Bubbleによって,ギャロッピングの励振力となっている上面圧力の回復が妨げられ,あるいはねじれ振幅が大きくなることでたわみ振動方向の接近流が再付着し,内部循環流の形成が妨げられたため,ギャロッピング振動が抑制されているものと考えられる.●ギャロッピングによりねじれフラッターの発現が抑制される現象は,ギャロッピングの流れ場が卓越し,ねじれフラッターの励振力である剥離せん断層の再付着が生じなかったため,Separation Bubbleの形成が妨げられたと考えられる.●ねじれ渦励振によりギャロッピングを抑制する現象は,ねじれ渦励振が渦流下型であるためにギャロッピングの振動方向とは逆面の圧力回復が妨げられたこと,あるいはこのたわみ振動は強制的なカルマン渦放出により発現したものであり,ねじれ渦励振の振幅がある値に達したときにカルマン渦の放出が制御されたことなどが考えられる.