Study on Influence of a Rising Time of WindGust on an Elliptic Cylinder
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(2) 都 市 ・建 築 学 研 究 J. of Architecture. 九州 大学大学 院人間環境 学研究 院紀要. and Urban. Design, Kyushu. University,. 第15号,2009年1月. No.15, pp. 43 — 48 , Jan. 2009. 楕 円柱 の風 力特性 に及 ぼす突風 の立 ち上が り時 間の影響 に関す る検討 Study. on. 竹 内. Takashi. Influence. 崇*,早. of a Rising. 田 友 彦**,前. TAKEUCHI,. Junji. Time. of Wind. 田 潤 滋***,川. 下 寛 正**,中. MAEDA, Hiromasa. Satoshi. Gust. NAKAMURA. on an. Elliptic. 村 諭 史**,鶴. KAWASHITA,. Cylinder 則 生****. Tomohiko. HAYATA,. and Norio TSURU. The characteristics of wind forces acting on an elliptic cylinder with an angle of attack subjected to step-function-like gusts were investigated using a specially equipped wind gust tunnel. We confirmed some overshoot phenomena of wind forces, which developed rapidly, much bigger than the steady forces in the corresponding steady flow by the tests with some attack angles. The drag coefficients of the cylinder both in the steady flow and in the peak of the overshoot increase with the angle of attack. Although the lateral force coefficient in the steady flow becomes the maximum at the attack angle of 20 deg, the maximum of those in the peak of overshoot occurs at 30 deg. Finally we showed that those overshoot phenomena are able to be explained by a non-dimensional rise time defined by the size of cylinder, the wind speed and the rise time. Keywords: Unsteadyaerodynamicforce, Short-timerising gust, Overshootof windforce, Elliptic cylinderwith an angle of attack 非 定 常 空 気 力,立. ち 上 が り時 間 の 短 い 突 風,風. 1.は じめ に. 力 の オ ー バ ー シ ュ ー ト,迎. 角 を有 す る楕 円 柱. 田4)の 水 中実 験 との比 較 を 交 えて,立 ち上 が り時 間 の短 い ステ ップ 関数 的突 風 を受 け る楕 円柱 状 平 面 を有す る高. 一 様 流 中 に お け る剥 離 を伴 う物 体 ま わ りの 流 れ とそ れ に作 用す る空力 特 性 は 古 くか ら多 くの研 究 が 進 め られ,. 層 建 物 を想 定 した試 験 体 の風 力 特性 を明 らか にす るこ と. 様 々 なパ ラ メー タ に対 して 詳 細 な特 性1・2)が 知 られ てい. を 目的 に,種 々迎角 を持 つ楕 円柱 の オー バ ー シ ュー ト現. るが,そ の 多 くは定 常流 あ るい は10%程. 象 の実 験 的検 証 を行 う.ま た突 風 風洞 実 験 を模 擬 したモ. 度 の乱 れ 強 さを. 有 す る準定 常 流れ の 中で の実 験 結果 に基 づ い てい る.し か し,竜 巻 な どに見 られ る風 速 の 立 ち上 が り時 間 が非 常. デ ル で の数 値 流 体解 析 結 果 と実 験 結果 とを比較 検討 す る.. に短 い 突風 を受 け る構 造物 の非 定 常空 気 力 に 関す る報 告. 2,実 験 概 要. は水 槽 を用 い た研 究 駒 や加 速 度 を有す る流 れ 場 で の抗. 2.1実 験 装 置概 要. 力 の構 成 式5),あ るい は 空力 関数 に着 目 した報 告6)が あ. 実 験 は 九 州 大 学 大 学 院 人 間 環 境 学 研 究 院 の エ ッフ ェ. るが,特 殊 な実験 装 置 を必要 とす る こ とか ら,報 告例 は. ル 型 吸 込 式風 洞 を用 いて 行 っ た.風 洞 断 面 内 での 各 計測. わず か で あ り,系 統 だ った知 見 が提 供 され て い ない.種. 機 器 の配 置状 況 を図1に 示す.測 定 部断 面 寸 法 は1.5m×. 子 田4)は,楕 円柱 が静 止 状態 か ら急 に動 き出 した ときに,. 1.5m,測 定部 全 長 は3m,測. 定 常状 態 で の揚 力 の数 倍 に達 す る非定 常 な揚 力 が発 生す. で あ る.本 風 洞 は,脈 動 流 生成 装 置 の翼 列 駆動 を利 用す. る こ とを水 槽 実 験 で示 し,白 石 ・松 本 ら. は,こ れ らの. る こ とで,ス テ ップ 関数 的突 風 を生成 で き る。脈 動 流生. 非 定常 な風 力 をオー バ ー シ ュー ト現象 と呼 び,そ の 理論. 成 装 置 の 翼列 を閉 じ るこ とで風 洞 内 の計 測 部 を無 風状 態. 的背 景 を報 告 して い る.著 者 ら 鋤 は,列 車 車輌 形 状模 型. に し,翼 列 を瞬 時 に 開放 す る こ とで最 短0.2秒 の 立 ち上. を用い た突 風 風洞 実 験 か らス テ ップ 関数 的 な突 風 の 立 ち. が りを持 つ 突風 を生成 す る こ とが 可能 で あ る.上 述 の よ. 上 が り時 間 の無 次元 量 が オ ーバ ー シ ュー ト現象 の発 現 に. うに本 風 洞 は吸 込 式 で あ るの で,吸 引部 の 天井 と床 面 に. 強 く関わ っ てい るこ とを報告 して い る 。本論 で は,種 子. 翼列 を配 置 して,突 風 制御 の翼 列 開 閉 と反 転 同期 させ る. 定 部 前面 の風速 調 整 部 は2m. *都. 市 共 生 デ ザ イ ン専攻. 博士 後期課程. こ とに よっ て,翼 列 を 閉鎖 した状 態 で の吸 引部 の急激 な. **都. 市共 生デザイ ン専攻. 修士課 程. 圧 力低 下 の 回避 を行 う.試 験 体 に作 用す る抗力 と横 力 を. ***都. 市・ 建 築学部 門. 動 的空 気 力天 秤 で,測 定位 置 にお け る風 洞 内 の風 速 を熱. ****人. 間環 境 学 府. 線 風 速 計 と超 音 波 風速 計 を併 用 して 計測 した.翼 列制 御. 一43.
(3) に よっ て生 成 した突 風 の例 を図2に 示 す.本 研 究 で は,. 1.4秒 の 各 組 み 合 わ せ で の 抗 力 と横 力 の 測 定 波 形 で あ る.. 同図 の よ うに,無 風 時 か ら風 速 の 立 ち上 が りに要す る時. 両 図 の 横 軸 は 時 間 軸 で,風. 間 を風速 の立 ち上 が り時 間tr,と して 定 義 し,立 ち上 が っ. 0秒 に シ フ トし て,そ. た後 の 風 速 を 目標 風速 α と定義 した.各 風 速 計 と空力. て い る.抗. 力 と横 力 と も に,立. 天 秤 の信 号 は1000Hzで. 合 で は,風. 速 の 立 ち 上 が り と 同 時 に 抗 力 と横 力 と も に 定. 同時 に サ ンプ ル した.. 速 が 立 ち 上 が り始 め る 時 刻 を. の 前 後 あ わ せ て3秒. 間 を抜 き出 し. ち 上 が り時 間0.2秒. の場. 常 値 以 上 の ピー ク値 が 現 れ る い わ ゆ る オ ー バ ー シ ュ ー ト 2.2試. 験 体概 要 と設置 方 法. 実 験 に は,図3に 高 さ500㎜. 現 象 が 見 られ る 。 こ の オ ー バ ー シ ュ ー ト現 象 の ピー ク 位. 示 す よ うな 長 径 と短 径 の 比 が2:1,. の 楕 円柱(長 径70㎜,短. と して 使 用 した.こ に 固 定 し て,試. 径35㎜)を. 試験体. の試 験 体 の楕 円 断 面 を 動 的 空 力 天 秤. 験 体 に 作 用 す る 抗 力 と横 力 を 測 定 す る.. 置 は,風 速 の 立 ち 上 が りが 完 了 す る辺 りで あ る.オ ー バ ー シ ュ ー ト現 象 は す ぐ に 減 少 し,そ の 後 定 常 状 態 に 落 ち 着 く.こ. の 一 連 の 現 象 は 種 子 田4)の 水 槽 実 験 に ほ ぼ 対 応. して い る.種. 子 田 の 水 槽 実 験 で は,長. 50㎜,高. tr及 び 楕 円 柱 の 迎 角 θ(deg)で あ る.目 標 風 速 は2.Om/sか. 急 に一 定 速度 で動 か した ところ運 動 開始 直 後 に衝 撃 的 な. ら7.Om/sで,立. 高 い 揚 力 が 現 れ る が す ぐ に減 少 し,続. 実 験 を行 っ た.迎. 角 は 図3に. 示 す よ う に,風. と楕 円柱 の 長 径 が 平 行 に な る と き を0。 り にooか. ら90。 ま で 測 定 し た.そ. が と る値 を 表1に 秒 間 と し,風. ま と め た.1回. の 間で. の流 れ方 向. と し て,時. 計回. れ ぞ れ のパ ラ メー タ. の 実 験 の 測 定 時 間 は15. 揚 力 が 急 速 に 増 大 し た 後,定. で 静 止 状 態 力・ら. い て 新 し く第 二 の. 常 状 態 に 落 ち 着 く.図5の. 抗 力 と横 力 の グ ラ フ で は 立 ち 上 が り開 始 か ら1.8秒 した 辺 りで 再 度 ピ ー ク が 確 認 され る.こ ル に も見 られ る が,第. 経過. れ は他 のサ ンプ. 二 の ピ ー ク と は 考 え に く く,風 速. の 乱 れ や 模 型 と天 秤 等 の 相 互 干 渉 の 影 響 な ど に よ る も の. 速 立 ち 上 げ 開 始 時 刻 を 測 定 開 始 か ら約7秒. 後 と した.な お,模 ら1.8%で. か ら1.4秒. の 楕 円 柱 を 迎 角45。. 径. 実 験 パ ラ メ ー タ は,目 標 風 速 α と風 速 の 立 ち 上 が り時 間. ち 上 が り時 間 はO.2秒. さ300㎜. 径100㎜,短. 型 設 置 後 の 風 洞 断 面 閉 塞 率 は0.9%か. と 考 え られ,詳. あ る.. り時 間1.4秒. 細 解 明 に 至 っ て い な い.一 の 場 合 で は,オ. 方,立. ち上 が. ー バ ー シ ュ ー ト現 象 は発 生. しな か っ た. 3.実 験 結 果 3.1測 図4と. 定波 形 図5は,迎. 3.2楕 角45。. で 設 置 した 楕 円 柱 模 型 実 験 で,. 目標 風 速 が3.5m/sと5.Om/s,立. ち 上 が り時 間 が0.2秒. と. 円 柱 の 迎 角 に よ る風 力 係 数 の 変 化. 図6に. 立 ち 上 が り時 間0.2秒. で 風 速 を5.Om/sま. 上 げ た 場 合 の 風 力 係 数 の 迎 角 に よ る 変 化 を 示 す.た だ し, T7 '. 図1風. 洞 実 験配 置 図. 図2風. 洞実 験 配置 図. 表1実. 図3試. 験 体概 要. で立ち. 験パ ラ メー タ.
(4) 図4測. 定 波 形(U,==3.5m/s,迎. 角450)の1例. 図5測. 定 波 形(U,=5.Om/s,迎. 角450)の1例. 抗 力係 数 と横 力係 数 はそ れ ぞれ 抗 力 と横 力 を定 常風 速 の 速 度圧 と模 型 の前 面投 影 面積 を用 い て 定義 して い る.ま た 定 常状 態 で の風 力係 数 の 平 均値 を定 常風 力係 数 と し, オ ーバ ー シ ュー ト現象 が見 られ た ピー ク時 で の最 大 値 の 風 力係 数 を ピー ク風 力係 数 と した.定 常抗 力係 数 は迎 角 が大 き くな るほ ど係 数 が増加 して い るが,定 常横 力 係 数 は迎 角20° で最 大 とな った.ピ ー ク抗 力係 数 で は 定常 抗 力 係 数 と同様 に迎 角 が 大 き くな るほ ど抗 力係 数 が増 加 し た.ピ ー ク横 力 係 数 の最 大 は 迎角30° の とき に現 れ,定 常横 力係 数 が 最大 とな る迎 角20°. とは一 致 しなか った.. なお,現 時 点 で は剥 離層 の再 付 着等 は検証 して い な い. 3.3オ. ー バ ー シ ュ ー ト係 数 と 無 次 元 立 ち 上 が り時 間. 図4と. 図5に. 示 す 波 形 例 で は,風. が よ り短 い 時 に,風 こ と を 示 し た.種. 速 の 立 ち 上 が り時 間. 力 の オ ー バ ー シ ュ ー ト現 象 が 現 れ る. 子 田4)に よれ ば,式(1)を. 用 い て得 ら. れ る無 次 元 時 間 が ご く短 い 間 は,Navier‑Stokes方 対 流 項 や 粘 性 項 が ほ とん ど0に. 近 く な り,ポ. 程式の. テ ン シ ャル. 流 の 状 態 に 近 くな る.. 図6各. 風 力係 数 の 迎 角 に よ る変化. t「=u,・t/d(1). こ こ に,t'は. 無 次 元 時 間,Uは. dは 代 表 長 さ(楕. 円 断 面 の 長 径)で. 以 下 で は 式(Dの 換 え る こ と で,式(2)の 定 め,無. 目標 風 速,tは. 時 間tを. 時 間,. あ る.. t,は 立 ち 上 が り時 間,dは で あ る.オ. 立 ち 上 が り時 間trに. 置き. よ うな 無 次 元 立 ち 上 が り時 間 を. 次 元 立 ち 上 が り時 間 と そ の 時 の オ ー バ ー シ ュ ー. ト係 数 との 関 係 を 調 べ る.. 代 表 長 さ(楕. 円 断 面 の 長 径). ー バ ー シ ュー ト係 数 は ピー ク風 力 を 定 常 状 態. で の 風 力 で 除 し て 定 義 す る.オ に な る こ とは,オ 意 味 す る.図7に. ー バ ー シ ュー ト係 数 が1. ー バ ー シ ュ ー ト現 象 が 現 れ な い こ と を 楕 円 柱 を 迎 角45。. に 設 置 した 状 態 で の. 無 次 元 立 ち 上 が り時 間 と オ ー バ ー シ ュ ー ト係 数 と の 関 係 を 示 す.抗. 力 と横 力 と も に,目. 標 風 速 が大 き くな る ほ ど. trl=Ut・tr/d(2). そ の 無 次 元 立 ち 上 が り時 間 が 大 き く な りオ ー バ ー シ ュ ー こ こ に,パ. は 無 次 元 立 ち 上 が り時 間,α. は 目標 風 速,. ト係 数 が 小 さ く な る.ま. た,同. じ 目標 風 速 で も 風 速 の 立.
(5) 図7無. 次 元 時 間 立 ち 上 が り時 間 と オ ー バ ー シ ュ ー ト係 数(迎 角450). ち 上 が り時 間 が 大 き く な る と そ の 無 次 元 立 ち 上 が り時 間. 4.数 値 流 体 解 析 に よ る 検 討. が 大 き くな り,オ ー バ ー シ ュ ー ト係 数 が 小 さ く な る 。 オ ー バ ー シ ュ ー ト係 数 は ,無 次 元 立 ち 上 が り時 間 で 整 理 す. の 計 算 例 と比 較 検 討 す る.. る と 目標 風 速 に か か わ らず,ほ. 4.1数. れ,オ. ぼ 同 一 線 上 に プ ロ ッ トさ. 以 下 で は,上. の よ うな 無 次. 元 立 ち 上 が り時 間 は 実 規 模 の 構 造 物 で の オ ー バ ー シ ュ ー ト現 象 発 生 の 予 測 に 応 用 で き る と 考 え られ る.こ 元 立 ち 上 が り時 間 を 長 径20mの. の 無次. 楕 円平 面構 造物 へ の換. 算 に 適 用 す れ ば,目 標 風 速2m/sの. 立 ち 上 が り時 間0.2秒. と1.4秒. で 立 ち上 が る20m/s程. は そ れ ぞ れ5.7秒. 度 の 突 風 に 対 応 す る.種 文 は 揚 力)で. と40秒. り時 間tr一約02(sec),楕. 次 元 立 ち 上 が り時 間 は 約0.14と 約10と. ち上 が. 円 断 面 の 長 径d=0.1(m)か. 用 性 を 考 慮 し て 市 販 の3次. 流 体 解 析 ソ フ ト(C社 製)を 試 用 す る こ と と し,支 式 に 非 圧 縮 性 のNavier‑Stokes方. 分 を 自動 ブ レ ン ド差 分 ス キ ー ム)を,粘 性 項 の差 分 ス キ ー ム に 中 心 差 分 を 用 い た .な お,対 流 項 で は2次 精 度 風. 上 側 に2ポ. イ ン ト,風 下 側 に1ポ. イ ン トの3次. ら無. オ ー バ ー シ ュ ー ト係 数 は. 文 内 に 記 述 が な か っ た た め,. 時 刻 歴 波 形 か ら 目視 に て 算 出 し て い る.種 水 槽 実 験 で あ る た め,風. ち 上 が り時 間 は6程. 子 田の実 験 は. 洞 実 験 に よ る本 論 の 結 果 と直 接. 比 較 で き る も の で は な い が,本. 実験 で は最 小 の 無次 元 立. 度 に 過 ぎ な い.実. 際 の突 風 現象 に対. 応 す る も の が 存 在 す る か ど うか は 不 明 で あ る が,種 の 実 験 に 相 当 す る1以. 子田. 下 の 無 次 元 立 ち 上 が り時 間 で は さ. ら に 大 き な オ ー バ ー シ ュ ー ト現 象 が 見 られ る も の と考 え. 図8解. られ る.. 表2各. Nestingl. 領 域(mm). 分割数 最 大 メッシ ュサ イズ(mm). 2000. x方 向 領 域(mm). 分割 数 最 大 メッシ ュサ イズ(mm). Nesting3. z方 向. y方 向 1500. 40 50. セル数 接点数. セル数 接点 数. 析 領域. 解 析 領域 の格 子 点数,格 子分 解 能 x方 向. 30 50. 10 1 10. x方 向. y方 向. 240. 40 6.8. Nesting2. Nesting4. 600 38 17 3948. 5696. z方 向 10 3 10. x方 向. 10. 温 度(K). 5 6.8. 密 度(kg/m3). 析 の物 性値. 分 子 粘 性(Pa・s). 7040 9186. y方 向. 表3解. z方 向. 240. 40 6.8. 1056 2300. 600 38 17. 配方 程. 化 に 有 限 体 積 法 を,対 流 項 の 差 分 ス キ ー ム にMARSス キ ー ム(勾 配べース2次 精 度 風 上差 分 と勾配 ベ ー ス 中心差. 算 定 で き る 。な お,立 ち 上 が り時 間 とオ ー バ ー シ. ュ ー ト係 数 に つ い て は,論. 元熱. 程 式 と連 続 の 式 を,離 散. 上 差 分 ス キ ー ム,中 心 差 分 ス キ ー ム,QUICKス. 子 田4)の 水 槽 実 験 で の 横 力(原. は,目 標 流 速U,=7.0×10"2(m/s),立. 値 解 析 方法. 数 値 流 体 計 算 に は,汎. ー バ ー シ ュ ー ト現 象 が 無 次 元 立 ち 上 が り時 間 と強. い 関 係 を 有 す る こ と を 示 す も の で あ る.こ. 記 実 験 状 況 を 数 値 流 体 シ ミュ レー シ ョ ン. y方向. 150. 100. 96 1.8. 68 1.8 41146 49944. 乱流強 度 z方 向. 渦 ス ケ ー ル(cm) 10 7 5. 293 1.205 1.81×10‑5. 0.03 12. キ ー ム(風 精度の差.
(6) 分 ス キ ー ム)な. ど と の 比 較 した う え で,実. 精 度 良 く評 価 で き るMARSス. キ ー ム を 選 択 し た.ま た 解. 析 ア ル ゴ リズ ム にPISO法1012),乱 デ ル を 使 用 し,マ. 2000mm,流. 流 モ デ ル に 標 準k一εモ. トリ ッ ク ス 解 法 にAMGソ. い 倍 精 度 で 計 算 した.解 作 成 した.解. 験結 果 を よ り. ル バ ー を使. 析 モ デ ル は 風 洞 状 況 を模 擬 して. 析 領 域 は 図8に. 示 す よ うに,流. れ方向 に. れ 直 角 方 向 に1500mm,鉛. 直方 向の 境 界 を対. 称 境 界 と して シ ミ ュ レ ー ト した.た. だ し,試 験 体 高 さ と. 比 べ て 楕 円 柱 長 径 が 小 さ い の で 計 算 は2次. 元 流 を仮 定 し,. 鉛 直 方 向 の 解 析 領 域 を10mmと. した.な. の 計 算 精 度 を 上 げ る た め 表2に. 示 す よ うな ネ ス トグ リ ッ. ドを使 用 した.今. お,楕. 円柱 周 り. 回 は陰解 法 の 時 間離 散化 ス キー ム を使. 用 し,使 用 ソ フ トの 推 奨 に した が っ て,最. 図9抗. 図10抗. 図11無. 大 ク ー ラ ン数. が100を. 超 え な い よ うに 監 視 し た.流 入 風 速 は 図4や 図5. の よ うな 実 験 で 得 られ た 各 時 刻 歴 波 形 を使 用 した.計 の 時 間 刻 み は,目 0.005秒. 標 風 速 が2.Om/sと3.5m/sの. と して,5.Om/sと7.Om/sの. を 抑 え る た め に0.001秒 件 はNo‑slipを は 表3に. た,実. 場合 では. 場 合 で は クー ラ ン数. と して い る.物. 規 定 して い る.そ. 示 す.ま. 算. 体表 面 の境 界 条. の他 の 物性 値 につ いて. 験 状 況 を よ り正 確 に 再 現 す る た. め に,標 準k‑ε モ デ ル の 変 数 で あ る 乱 流 エ ネ ル ギ ー と散 逸 率 に つ い て,計. 算 の 初 期 値 を0で. は な く微 小 の 値 を 与 え. て い る.. 4.2シ. ミ ュ レー シ ョ ン と実 験 結 果 と の 比 較. 図9に,1例. 力 と 横 力 の 時 刻 歴 波 形(U,=2.Om/s,t,=O.2sec,迎. 力 と横 力 の 時 刻 歴 波 形(U,・ ・5.Om/s,tr=O.2sec,迎. と し て 迎 角45。. 角450). 角45。). 次 元 時 間 立 ち上 が り時 間 とオ ー バ ー シ ュー ト係 数(迎 角45。). で の 目標 風 速2.Om/sで. 立.
(7) ち 上 が り時 間0.2秒. の 実 験 とシ ミ ュ レ ー ト結 果 の 抗 力 と. 横 力 の 時 刻 歴 波 形 を 示 す.こ. の 例 で は シ ミュ レー シ ョ ン. で も オ ー バ ー シ ュ ー ト現 象 が 現 れ た が,図10に に,目 標 風 速5.Om/sの. 示す よう. 場 合 で は オ ー バ ー シ ュ ー トが 現 れ. な い 抗 力 の シ ミュ レー ト結 果 も得 られ て い る.い 両 者 の 定 常 状 態 で の 風 力 値 は 良 く対 応 した.実. 1)日. 本 建 築 学 会,建. 2)社. 団 法 人 日本 鋼 構 造 協 会,構 造 物 の 耐 風 工 学,1997.. 3). 現 風 速 な ど,細. 4). S. Taneda : The Development of the Lift of an Impulsively Started Elliptic Cylinder at Incidence, Journal of the Physical Society of Japan, Vol. 33, No. 6, 1706-1711,1972.. 5). G. H. Keulegan and L. H. Carpenter. 示 す.シ ミ ュ レー ト. ー バ ー シ ュ ー ト現 象 の 発. 部 に つ い て は 今 後 の 課 題 と した い.. T. Sarpkaya : Separated Flow about Lifting Bodies and No. 3, 414-420, 1966.. 験 条件 に. 結 果 は,横 力 の 方 が 顕 著 な オ ー バ ー シ ュ ー トを 示 す な ど, 概 ね 実 験 結 果 に 対 応 す る が,オ. 築 物 荷 重 指 針 ・同 解 説,2004.. Impulsive Flow about Cylinders, AIAA Journal, Vol. 4,. ずれ も. 合 わ せ て シ ミ ュ レー ト した オ ー バ ー シ ュ ー ト係 数 と無 次 元 立 ち 上 が り時 間 と の 関 係 を 図11に. 参考文献. : Forces on. Cylinders and Plates in an Oscillating Fluid, Journal of 5.ま と め. Research of the National Bureau of Standards, Vol. 60,. 翼 列 制 御 を 有 す る風 洞 装 置 を 用 い て,短. 時 間 に 立 ち上. が る ス テ ッ プ 関 数 的 突 風 を 受 け る楕 円 柱 模 型 に 生 じ る 風 力 特 性 を 調 べ,市. Structures due to Fluctuating. 7). の 現 象 は 見 られ な か っ た.. 常 状 態 と オ ー バ ー シ ュ ー トの ピー ク 時 で の 抗 力 係 数 は 大 き な 迎 角 ほ ど 大 き な 値 と な る が,横 力 の 場 合, 8)川. 最 大 と な る揚 力 係 数 の 迎 角 は,定 常 状 態 で20。,オ ー バ ー シ ュ ー ト ピー ク時 で30。 に な っ た . (3)オー. ち上 が り. 時 間 に 立 ち 上 が る ス テ ップ 関 数 的 突 風 を 受 け る 迎 角45。. 田潤 滋,鶴. 験 に よ る 検 討,日. の楕 円柱 に生 じる風 力 特性 につ い て数 値 流. 体 実 験 を 行 い 風 洞 実 験 結 果 と比 較 した 結 果,実. 則 生,森. 本 康 幸,風. 験と. 同 様 の オ ー バ ー シ ュ ー ト現 象 を 捉 え,オ ー バ ー シ ュ ー ト係 数 と無 次 元 立 ち 上 が り時 間 の 関 係 で も実 験 に. 9)川. 下 寛 正,前. 衝撃風洞実. 田 潤 滋,吉. 村 健,鶴. 則 生,森. 本 康 幸,. 風 力 特 性 に及 ぼ す ステ ップ 関数 的 突 風 の 影 響 に 関 本 風 工 学 研 究 会 誌,Vol.32,. No.2,203‑204,2007.. 10) R. I. Issa : Solution of the Implicitly Discretised Fluid Flow. Equations. by. Operator-Splitting.. Journal. of. Computational Physics, 62, 40-65, 1985. 11) R. I. Issa, A. D. Gosman and A. P. Watkins : The Computation. 概 ね 近 い 結 果 とな っ た.. 力 特性. 本建築学会 大会学術講演梗概集. す る 実 験 的 検 討,日. 時 間 に か か わ らず 整 理 す る こ と が 可 能 で あ る. (4)短. 下 寛 正,前. B‑1,141‑142,2007.. ち. 上 が り時 間 を 風 速 と模 型 寸 法 で 無 次 元 化 し た 「無 次 元 立 ち 上 が り時 間 」 に 強 い 相 関 を 示 し,立. M. Matsumoto, M. Shimamura, T. Maeda, H. Shirato, T. Yagi, K. Hori, Y. Kawashima, M. Hashimoto : Drag Forces on 2-D Cylinders due to Sudden Increase of Wind Velocity, 12th International Conference on Wind Engineering, Vol.2, 1727-1734,2007. に 及 ぼす ス テ ップ 関 数 的 突 風 の影 響. バ ー シ ュー トの ピー ク 風 力 値 を 定 常 状 態 の 風 力. 値 で 除 して 定 義 した オ ー バ ー シ ュ ー ト係 数 は,立. Characteristics of. Wind, Proc. of JSCE,. No.328, 19-30, 1982.. 時 間 内で はあ る が定. 常 で は 見 られ な い 大 き な抗 力 と横 力 が 現 れ る オ ー バ ー シ ュ ー ト現 象 を確 認 した .1.4秒 以 上 の 立 ち 上 が り 時 間 の 突 風 で は,こ. N. Shiraishi, M. Matsumoto, H. Shirato : A Fundamental Study about Unsteady Aerodynamic. 下 の 所 見 を 得 た.. ち 上 が り時 間 が 短 い 場 合,短. (2)定. 6). 販 ソ フ トに よ る 簡 単 な シ ミ ュ レー シ ョ. ン と の 比 較 を 行 い,以 (1)立. No. 5, 423-440, 1958.. of. Compressible. and. Incompressible. Recirculating Flows by a Non-iterative Implicit Scheme. Journal of Computational Physics, 62, 66-82, 1986.. 謝辞 本 研 究 の 一 部 は 文 部 科 学 省 科 学 研 究 費 補 助 金 「局 所 地. 12) R. I. Issa, B. Ahmadi-Befrui, K. R. Beshay and A. D.. 形 と大 気 温 度 層 分 布 形 状 の 相 互 作 用 に よ る突 風 災 害 発 生. Gosman : Solution of the Implicitly Discretised Reacting. メ カ ニ ズ ム 」(基盤 研 究(B)(2)課 題 番 号16360279,H16‑18,. Flow. 代 表:前. 田潤 滋),特. 別 研 究 促 進 費 「2006年 台 風13号. に. 伴 う暴 風 ・竜 巻 ・水 害 の 発 生 機 構 解 明 と対 策 に 関 す る 研 究 」(H18,代. 表:真. 木 太 一),科. 学振 興 調整 費. 実 態 お よ び 発 生 予 測 と対 策 」(Hl9,代 表:田 平 成20年 代 表:竹 ま す.. 度 学 位 取 得(課 内 崇)の. 程 博 士)に. 「竜 巻 等 の. 村 幸 雄)及. び. 向 け て の 研 究 助 成,. 援 助 を 受 け ま した.厚. く御 礼 申 し上 げ. Equations. by. Operator-Splitting.. Journal. Computational Physics, 93, 388-410, 1991. (受 理:平. 成20年12月4日). of.
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