渦発生点の制御による流体励起振動の能動制御に関する研究

控制涡产生点主动控制流激振动研究

基本信息

批准号：
05750220
负责人：
河村庄造
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Kobe University
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：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750220/
关键词：
流体励起振動振動制御後流渦渦糸法

项目摘要

建築構造物や海洋構造物は,風や海流などの流れによって背後に渦が発生し,その渦が励振力となって構造物が自励振動を起こす.本研究では,構造物の背後にできる渦によって励振力(流体力)が発生することに着目し,渦の発生点を能動的に制御することによって渦の発生自身を制御し構造物を安定化する手法を開発した.この手法の特徴は渦の発生点のみを制御することにより少ない制御エネルギで構造物の制御を行う点にあり,本制御手法は種々の大きさの構造物に適用できると考えられる.初めに実験的に研究を行った.一定流速の得られる水槽にせきを設置し,そのせきの上流部の端点を制御アクチュエータ(加振器)によって駆動できるようにした.まず加振器を動作させない状態でせきの背後に発生する渦を圧力変換器で測定し,流れ場の伝達特性を調べた.制御方法は,後流渦の圧力変動の大きさと位相をディジタル・シグナル・プロセッサで変換してフィードバック制御を行った.その結果,いずれの流速においても,位相の設定の仕方によっては,渦が抑制され場合と励起される場合があることがわかった.また制御力を大きくすると渦周波数の周辺の周波数で圧力変動が大きくなることがわかった.次に理論的に研究を行った.まず,渦糸法を用いて流れ場のシミュレーションを行うプログラムを構築した.そのプログラムを用いて数値シミュレーションを行った結果,解析結果は実験結果と定性的によく一致することがわかった.以上の結果から,本研究では提案した手法によって後流渦の制御が可能であることがわかった.

在建筑结构和海洋结构中，风和洋流等水流在其后面产生涡流，这些涡流充当激振力，引起结构中的自激振动。是由涡流产生的，我们开发了一种通过主动控制涡流产生点来控制涡流本身的产生来稳定结构的方法。该方法的特征仅代表涡流产生点这种控制方法可以适用于各种尺寸的结构，因为它可以用较少的控制能量来控制结构。首先，我们进行了实验研究，在水箱中安装了堰，堰的上游端可以由一个驱动器驱动。首先，堰后面产生的涡流是控制执行器（激励器）。使用力传感器测量流场传递特性。控制方法采用反馈控制，通过数字信号处理器转换尾随涡中压力波动的幅度和相位。因此，即使在流速为发现波动变大。接下来，我们进行了理论研究。首先，我们编写了一个使用涡流法模拟流场的程序。使用该程序进行数值模拟的结果是，分析结果为与实验结果具有良好的定性一致性。从上述结果可以看出，本研究提出的方法可以控制尾流涡。