並列に配置された多角柱列まわりの流れに関する数値解析的研究

平行排列多边形柱阵列绕流数值分析研究

• 批准号: 11750432
• 负责人: 丸岡 晃
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Hachinohe National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750432/
• 关键词: 多角柱列; 空力音; 数価流体解析; 風洞実験; 圧力変動; 乱流遷移; 数値流体解析

橋梁の高欄や高層建築物のバルコニーに取り付けられている手すりに角柱を多数並列に並べた構造を採用することがある。このような構造の場合、自然風の作用による振動や空力音が問題となる。この振動や空力音の発生原因については、風洞実験により実験的研究が行われており、振動や空力音の発生する風速や風向については明らかになっているが、その発生メカニズムについては十分な検討が行われていない。そこで本研究では、並列に配置された多角柱列まわりの流れに対して直接シミュレーションによる3次元数値流体解析を行い、この振動、空力音の発生メカニズムを数値解析的に解明することを目的とする。昨年度は、静止した状態の多角柱列に対して風洞実験で特異的な現象が確認された前後の風向の条件での解析を行った。これにより、ある特異的な風向の条件においてのみ、角柱表面の圧力変動に周波数ピークが見られ、風洞実験で空力音が発生した条件との一致が得られた。本年度は、角柱の音に伴う振動を考慮するために、角柱が振動した状態での解析コードを構築し、角柱振動時の非定常空気力の算出を行うことを試みた。また、高レイノルズ数を扱うためにLESによる乱流モデルを取りこんだ。これにより、物体振動時の流れの特異的な現象を数値流体解析により理解することが可能になった。

许多方柱平行排列的结构有时用于桥梁栏杆或高层建筑阳台上的扶手。在这种结构的情况下，由自然风的作用引起的振动和气动噪声成为问题。通过风洞实验对振动和气动噪声的原因进行了实验研究，虽然已经明确了振动和气动噪声发生的风速和方向，但其发生的机理尚未得到充分研究。已经完成了。因此，在本研究中，我们通过直接模拟平行排列的多边形柱阵列周围的流动来进行三维数值流体分析，旨在从数值上阐明这种振动和空气动力学声音的产生机制。去年，我们在固定多边形柱阵列的风洞实验中，确认了一种特殊现象前后的风向状况进行了分析。结果表明，只有在特定的风向条件下，棱镜表面的压力波动才会出现频率峰值，这与风洞实验中气动噪声产生的条件相匹配。今年，为了考虑与棱柱的声音相关的振动，我们构建了棱柱振动状态的分析代码，并尝试计算棱柱振动时的非定常气动力。此外，还采用了使用 LES 的湍流模型来处理高雷诺数。这使得使用计算流体分析来理解物体振动时的特定流动现象成为可能。

项目成果

丸岡晃: "並列に配置された多角柱列まわりの流れの3次元流体解析"日本風工学会誌. 79. 183-184 (1999)

Akira Maruoka：“多边形柱平行阵列周围流动的三维流体分析”日本风工程学会杂志 79. 183-184 (1999)。

丸岡晃: "数値流体解析による非定常空気力の算出について"応用力学論文集. 3. 707-712 (2000)

Akira Maruoka：“通过计算流体分析计算非定常空气动力”应用力学杂志 3. 707-712 (2000)。

丸岡晃: "空力音の発生を考慮した多角柱列まわりの流れの3次元流体解析"第54回土木学会年次学術講演会講演概要集. 第1部(B). 758-759 (1999)

Akira Maruoka：“考虑空气动力学噪声产生的多边形柱阵列周围流动的三维流体分析”日本土木工程师学会第 54 届年度学术会议摘要第 1 部分 (B) (1999)。

丸岡晃: "多数本角柱まわりの数値流体解析を行うための境界条件とモデル化の検討"応用力学論文集. 2. 567-572 (1999)

Akira Maruoka：“多棱镜周围计算流体分析的边界条件和建模研究”，《应用力学杂志》2. 567-572 (1999)。