WEKO3
アイテム
剥離干渉法による構造断面柱の空力弾性振動制振のメカニズムに関する研究
https://doi.org/10.18997/00000800
https://doi.org/10.18997/0000080049ddeaff-c30c-4974-93f2-90c1a8070a0f
| 名前 / ファイル | ライセンス | アクション |
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D-42_kou_k_255.pdf (22.1 MB)
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| アイテムタイプ | 学位論文 = Thesis or Dissertation(1) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 公開日 | 2008-10-01 | |||||||
| 資源タイプ | ||||||||
| 資源タイプ識別子 | http://purl.org/coar/resource_type/c_db06 | |||||||
| 資源タイプ | doctoral thesis | |||||||
| タイトル | ||||||||
| タイトル | 剥離干渉法による構造断面柱の空力弾性振動制振のメカニズムに関する研究 | |||||||
| 言語 | ja | |||||||
| タイトル | ||||||||
| タイトル | STUDY ON MECHANISM OF SEPARATION INTERFERENCE METHOD TO REDUCE AERODYNAMIC RESPONSE OF STRUCTURAL SECTION PRISMS | |||||||
| 言語 | en | |||||||
| 言語 | ||||||||
| 言語 | jpn | |||||||
| 著者 |
林田, 宏二
× 林田, 宏二
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| 抄録 | ||||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||||
| 内容記述 | (論文要旨）これまでに，構造部材や機能部材を用いて耐風安定性を向上させることに主眼を置き，2つの剥離点を設けることで風による振動の原因である剥離流を制御する「剥離干渉法」と称した空力的制振手法が提案されている．この手法の有効性は，主に応答実験によって確認されているが，耐風安定性の向上に寄与する詳細なメカニズムについては明確にされていないのが現状である．そこで，本論文では完全剥離型断面柱（B/D=1，B：断面幅，D：断面高さ）および再付着型断面柱（B/D=8）の矩形断面柱を検討対象とし，剥離干渉法の制振メカニズムや剥離干渉法によって得られる具体的な効果等について明らかにすることを目的として，可視化による画像解析を用いた流速測定技術であるPIV（Particle Image Velocimetry）実験や表面圧力測定実験などの各種風洞実験手法によって検討を行った．以下に，本論文で述べている各章における研究内容および結果の総括を示す．第１章では，序論として，上述した本研究の背景および目的を明らかにし，各章の研究内容，本論文の全体構成について示した．第２章では，本研究で扱う問題に関する既往の研究成果について述べ，剥離干渉法の制振メカニズムに関して検討すべき課題など，本研究の位置付けを明らかにした．第３章および第４章では，第２章で示した既往の知見を踏まえて，完全剥離型断面柱である正方形角柱（B/D=1 矩形断面柱）に対して，鉛直板によって2 次剥離点を設ける「鉛直板タイプ」の剥離干渉法を適用した場合の応答特性および静的空気力特性について，風洞実験によって検討を行った．その結果，応答特性については，剥離干渉法が有効に機能した場合には高風速域におけるギャロッピングの発生が抑制される効果を発揮すること，低風速域においてカルマン型渦励振が発生するが，僅かな構造減衰付加によって大幅な振幅低減効果を得ることができることなどを明らかにした．また，静的空気力特性については，正方形角柱に対して抗力が大きく減少する効果が得られること，揚力勾配が負勾配から正勾配となることによってギャロッピングが制振されること，これらの空気力特性の挙動が辺長比を大きくした場合と似た傾向を示していること等を明らかにした．また，以上の検討結果から，有効な剥離干渉角θ（断面柱側面に対して2 つの剥離点を結んだ線分がなす角度）はθ=20°～30°の範囲にあることを確認した．第５章および第６章では，応答特性および静的空気力特性を踏まえて，静止状態および応答実験で発生した振動現象を対象とした強制加振状態において，表面圧力測定およびPIV実験を行い，断面柱の各部位に作用する圧力分布や周辺流れ場の詳細な挙動に着目することiiで剥離干渉法のメカニズムについて検討を行った．その結果，静的空気力特性については，剥離点間（鉛直板の風上側， 2つの剥離点の間の空間）に発生する定常的な循環流が大きな役割を果たしており，有効な剥離干渉角においては，循環流によって発生する負圧が鉛直板に作用することで抗力を減少させる力が働き，さらにこの負圧が断面柱の側面に作用することで再付着型断面柱と似た圧力分布を示すこと等を明らかにした．応答特性については，有効な剥離干渉角の場合，正方形角柱でギャロッピングが発生するような高風速域においても，2次剥離点である鉛直板の風下側断面には振動に寄与する力が発生せず，鉛直板の風上側の循環流によって発生する負圧が制振力となって空力振動を抑制していること，強制的に振動を与えた状態においても，有効な剥離干渉角では2次剥離点より風下側の流れ場は静止状態に近い流れ場（風軸に対して上下対称）となっていることを明らかにした．また，渦励振が発現する風速域においても，有効な剥離干渉角では鉛直板の風上側に循環流が発生しており，制振に寄与しているが，断面後流に発生するカルマン渦によって鉛直板の風下側断面に作用する励振力が鉛直板の風上側に発生する制振力を上回ることによって振動が発生しているという考察を示した．第７章では，剥離干渉法を実用化するにあたって検討すべき課題を挙げ，「迎角に対する剥離干渉法の有効性」「風向が風上側，風下側で逆となる場合の剥離干渉法の有効性」「乱流中における剥離干渉法の有効性」「剥離干渉法の手法の違いによる影響」の4つの課題について検討した．その結果，迎角がある場合においても，循環流の働きによって気流迎角がない状態に近い周辺流れ場を形成する効果を発揮しており，剥離干渉法は迎角の影響を受けにくい手法であること，風向変化に対応するために鉛直板を風上側および風下側の両側に設置する必要があるθ=30°の場合においても，片側設置の場合とほぼ同じ応答特性を示し，風向変化に対して対応可能であること，剥離干渉法は乱流中においても一様流中と同様の制振効果を発揮していること，隅切り処理によって2つの剥離点を設ける「隅切りタイプ」による剥離干渉法を用いた場合においても，鉛直板タイプと同様に剥離点間に生じる循環流の働きによって同じような流れ場を形成しており，定性的には鉛直板タイプと同じ制振効果を発揮することを明らかにした．さらに，剥離干渉法と回転ローターによるアクティブ境界層制御法との間に密接な関連性があり，パッシブ制御である剥離干渉法がアクティブ制御法と同じ効果を発揮していることを示した．第８章では，再付着型断面柱であるB/D=8 矩形断面柱に対して，剥離干渉法を適用した場合の制振メカニズムについて検討した．その結果，完全剥離型断面柱における剥離干渉法の制振メカニズムと共通の知見が得られ，剥離干渉法は断面柱の種類に関係なく，同じ制振メカニズムが機能しているということを示した．第９章では，第３章～第８章の各種検討によって明らかとなった剥離干渉法の制振メカニズムおよび剥離干渉法によって得られる効果に関して，得られた知見をまとめて，本論文の結論とした．以 上 | |||||||
| 目次 | ||||||||
| 内容記述タイプ | Other | |||||||
| 内容記述 | 第１章 序論||第２章 既往の研究から得られる知見||第３章 剥離干渉法を適用した場合の応答特性||第４章 剥離干渉法を適用した場合の静的空気力特性||第５章 剥離干渉法を適用した場合の表面圧力分布特性||第６章 剥離干渉法を適用した場合の周辺流れ場特性||第７章 剥離干渉法の実用化に関する諸課題に対する検討||第８章 再付着型断面柱に対する剥離干渉法の適用||第９章 結論||参考文献||謝辞||関連発表論文 | |||||||
| 備考 | ||||||||
| 内容記述タイプ | Other | |||||||
| 内容記述 | 九州工業大学博士学位論文 学位記番号:工博甲第255号 学位授与年月日:平成19年9月30日 | |||||||
| キーワード | ||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||
| 主題 | Separation Interference Method | |||||||
| キーワード | ||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||
| 主題 | Rectangular prism | |||||||
| キーワード | ||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||
| 主題 | Separated flow | |||||||
| キーワード | ||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||
| 主題 | Aerodynamic vibration | |||||||
| キーワード | ||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||
| 主題 | Circulatory flow | |||||||
| アドバイザー | ||||||||
| 久保, 喜延 | ||||||||
| 学位授与番号 | ||||||||
| 学位授与番号 | 甲第255号 | |||||||
| 学位名 | ||||||||
| 学位名 | 博士（工学） | |||||||
| 学位授与年月日 | ||||||||
| 学位授与年月日 | 2007-09-30 | |||||||
| 学位授与機関 | ||||||||
| 学位授与機関識別子Scheme | kakenhi | |||||||
| 学位授与機関識別子 | 17104 | |||||||
| 学位授与機関名 | 九州工業大学 | |||||||
| 学位授与年度 | ||||||||
| 内容記述タイプ | Other | |||||||
| 内容記述 | 平成19年度 | |||||||
| 出版タイプ | ||||||||
| 出版タイプ | VoR | |||||||
| 出版タイプResource | http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85 | |||||||
| アクセス権 | ||||||||
| アクセス権 | open access | |||||||
| アクセス権URI | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 | |||||||
| ID登録 | ||||||||
| ID登録 | 10.18997/00000800 | |||||||
| ID登録タイプ | JaLC | |||||||
