都市内気流中の橋梁構造物の空力特性および風荷重評価

城市气流中桥梁结构气动特性及风荷载评估

• 批准号: 06650519
• 负责人: 白土 博通
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06650519/
• 关键词: 都市内気流; 空力振動; 橋梁構造物; CFD; 矩形断面; 乱流効果; 連行作用; 六角形桁断面

本研究は、都市内気流中の橋梁構造物に作用する風荷重特性を風洞実験ならびに数値解析の両面から検討を加えることを目的とするものである.本研究の成果の概要は以下のようである.1.構造基本断面の空力特性評価に対するCFDの応用についてCFDの中でも比較的簡便な離散渦法を用い,構造基本断面(矩形断面)の空気力,および後流の流速変動特性の再現を試みた.物体近傍の流れの解析精度を上げ,かつ流れの粘性を考慮するため,渦法と差分法それぞれの利点を生かした解析手法を適用し,解析を行った.解析結果に及ぼす数値粘性の影響が大きいため,これを抑える新たな手法を提案すると共に,その妥当性について断面辺長比1:2矩形断面のストローハル数(後流の流速変動特性を示す無次元数)がレイノルズ数によって変化する様を再現し,実験値との比較により検証した.さらに,物体の振動問題へ拡張し,振動中の非定常圧力,非定常空気力について解析を試み,準定常的な特性は非粘性解析である程度再現可能であるものの,非定常性が強い領域では流れの粘性を的確に導入する必要性が指摘された.2.乱流中の橋梁構造物の動的空力特性について強い乱れを含む都市内の気流による橋梁構造物の空力特性を調査するために,前縁,後縁形状を独立に変化させた断面を対象に,乱流の渦励振に及ぼす影響を風洞実験より検討した.その結果,矩形断面で乱流中で応答振幅が低減するメカニズムは,前縁剥離渦は乱れにより弱められることはなく,乱流による流れ場全体の微妙な変化が矩形断面の自己励起型渦励振では安定化効果という形で現れ,六角形桁断面の再付着型渦励振では逆に不安定化効果として現れること,さらにこの「微妙な変化」は乱流の高周波数成分による流れの連行作用であること等が明かとなった.

这项研究旨在研究作用于风洞实验和数值分析的城市气流中桥结构上的风负荷特性。这项研究的结果如下：1。在CFD中相对简单的基本结构横截面的空气动力学特性的应用，用于再现基本结构横截面的空气动力（直角横截面）的空气动力和唤醒流动流量的流动性波动特征。我们提高了对物体附近流量分析的准确性。此外，为了考虑流动的粘度，应用了一种分析方法，利用涡流和差异方法的优势，并进行了分析，并进行了分析。由于数值粘度对分析结果具有很大的影响，因此提出了一种新方法来抑制该方法。有效性均通过不连续数字来验证，并指示范围数字（范围数字）（杂物数）（均数字）（均数字）（均数字）（均数字）（均数字）（降级数字）（均数字）（均数字）。醒目的矩形截面的横截面侧长比为1：2，并且通过与实验值进行比较来验证有效性。此外，引入了对象的振动问题。我们试图在振动过程中分析不稳定的压力和非稳态的空气动力学力，尽管可以通过非粘性分析在一定程度上复制半稳态的特性，但已经指出，流量的粘度是准确地引入了具有强烈的非态度的区域中。湍流对横截面的影响，独立地改变了前沿和后端的形状。这是从风洞实验中调查的。 As a result, it was revealed that the mechanism of reducing response amplitude in turbulent flow on a rectangular cross section is that the leading edge peeling vortex is not weakened by turbulence, and that subtle changes in the entire flow field due to turbulence appear in the form of a stabilizing effect in self-excitation vortex excitation of a rectangular cross section, and that reattachment vortex excitation of a hexagonal girder cross截面是六角形梁横截面的重现涡流激发中的不稳定性效应，并且这种“微妙的变化”是由于湍流的高频成分而引起的流量的夹带效应。

项目成果

松本 勝: "渦励振に及ぼす乱流効果に関する研究" 平成7年度日本風工学会年次研究会発表会. (発表予定). (1995)

Masaru Matsumoto：“涡流激励的湍流效应研究”1995 年日本风工程学会年度研究会议（预定报告）。

白土博通: "渦法による流れの解析に関する考察" 平成7年度土木学会関西支部年次学術講演会. (発表予定). (1995)

Hiromichi Shirato：“使用涡流法进行流动分析的考虑”日本土木工程师学会关西分会 1995 年学术会议（预定报告）。