JPH09178606A - 風洞内乱流発生装置 - Google Patents

風洞内乱流発生装置

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JPH09178606A
JPH09178606A JP35169095A JP35169095A JPH09178606A JP H09178606 A JPH09178606 A JP H09178606A JP 35169095 A JP35169095 A JP 35169095A JP 35169095 A JP35169095 A JP 35169095A JP H09178606 A JPH09178606 A JP H09178606A
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wind tunnel
triangular
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Isao Kurahashi
勲 倉橋
Akihiro Honda
明弘 本田
Shigeto Hirai
滋登 平井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 風洞内で気流を水平方向に蛇行させるように
して、自然風に近い乱流を発生させる。 【解決手段】 風洞内の風軸OP方向に沿うように風路
床面に立設固定された直角三角形の固定三角板4と、左
右対称の2枚の直角三角形の揺動三角板2a,2bとを
そなえ、同揺動三角板2a,2bを、その挟角θを一定
にしたまま左右に揺動させることにより、水平方向に蛇
行する乱流を発生させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、橋梁、煙突、その
他の構築物の耐風安定性の評価に必要とされる空力性能
データを得るための風洞実験用の乱流発生装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、橋梁や煙突等、特定地域の地上
に設置される大型の構築物の、耐風性等の特性を検討す
るための空力性能データを得る手段の一つとして、風洞
実験が行なわれている。このような風洞実験を行なうた
め、構築物を模擬した模型を設置する風路に流される気
流は、構築物が設置される建設地点に生じる自然風の乱
流を風路内に再現して、建設地点での耐風現象等を模擬
することが重要であり、従来、風路に設置された構築物
の模型の上流側に、立体ブロックや三角板のスパイヤを
設けて、主流を乱し、自然風に近い乱れが生じる気流を
発生させて、再現要件の実現に努力が払われている。図
3は、このような再現要件の実現に、従来使用されてい
る風洞内乱流発生装置の一例を示す斜視図である。
【0003】図3において、風洞風路の入口近くの床面
から鉛直に、しかも、主流05の方向(風軸OP)と直交
する面内の風路の幅方向に立設した複数個のスパイヤ04
0は、3枚の直角三角板の共通の縁辺01を合わせて構成
され、3枚の直角三角板のうち、主流05と平行に配置さ
れた後流板04は、床面に固定されている。また、直角三
角板のうちの2枚は、図3に示すように、鉛直な縁辺01
を中心として揺動する左右の可動三角板としての揺動板
02a,02bを構成して、図3に示す角度θ1,θ2は互い
に著しく且つ可変になっており、この三角形状の揺動板
02a,02bから乱れが発生し、風洞内に自然の風に近い
流れが再現できるようになっている。また、図4(a)〜
(f)に示すように、この流れを横切る三角形状の揺動板0
2a,02bを鉛直軸01まわりに回し風の吹く方向05から
みた投影面積を変えることにより、平均風速の高さ方向
の分布030を任意に変えることができるようになってい
る。
【0004】さらに、ここでは図示を省略したが、供試
模型で模擬された構築物の建設予定地の自然風のデータ
を入力した外部データ記憶装置と、電算機とが装備され
ていて、風路内の気流の状態を検出するセンサからのデ
ータを入力して、解析および分析を行ない、その結果に
基づき、三角形揺動板の揺動角度や周期が決められ、こ
れにより自然風に近い気流が作られるようになってい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来の装置で、
地面より高くなるにつれ平均風速が増す自然風は、また
流れと直角な3方向の乱れを有しており、図3に示した
従来のスパイヤ040は自然風を再現する上で一応の評価
は得ていた。しかし、図3に示すように、「高さ方向速
度勾配030」を変えるために2枚の三角形揺動板02a,0
2bを風軸OPに関して対称に揺動させると、「乱れ強
さ」も同時に変わり、それぞれを独立して変えることが
できなかった。
【0006】本発明は、上述した従来の風洞内乱流発生
装置の不具合を解消して、変化に富んだ、自然風を近似
する乱れの生じた気流を作ることができるようにして、
供試模型により模擬された構築物の建設地点の自然風に
著しく近い気流を発生させ、橋梁や煙突等の構築物の空
力性能を正確に予測できるデータの取得を可能にして、
構築物の耐風性能設計等をより確実にできるようにした
風洞内乱流発生装置を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明の風洞内乱流発生装置は、風洞内の風軸方向
に沿うように風路床面に立設固定された後流板としての
直角三角形の固定三角板と、同固定三角板の垂直縁辺に
沿う鉛直軸にそれぞれ垂直縁辺を取り付けられた左右対
称の2枚の直角三角形の揺動三角板とをそなえ、上記2
枚の揺動三角板の底部における各水平縁辺相互の挟角を
一定に保持したまま両揺動三角板を上記鉛直軸を中心と
して左右に揺動させる駆動機構が設けられたことを特徴
としている。実際の風では大小様々な渦が発生したり消
滅したりしており、その渦の大きさはスケール長と呼ば
れているが、上述の本発明の装置では上記2枚の揺動三
角板の開度を一定にして左右に揺動させることにより、
風路幅の範囲内で大きく蛇行する流れを作り出すことが
でき、これにより風流れ方向に対する水平方向の乱れの
スケール長を大きくして、自然風に近似した流れを起こ
すことができる。
【0008】また、本発明の風洞内乱流発生装置は、上
記固定三角板の底部における水平縁辺の長さが、上記揺
動三角板の底部における水平縁辺の長さよりも長く設定
されたことを特徴としている。このようにして、上記固
定三角板の面積を上記の各揺動三角板よりも十分に大き
くしておくと、前述のように揺動三角板の左右への揺動
により風路幅の範囲内で蛇行する流れの特性が適切に保
たれるようになる。
【0009】さらに、本発明の風洞内乱流発生装置は、
上記2枚の揺動三角板を上記鉛直軸と共に左右に回動さ
せるべく、上記駆動機構が、上記鉛直軸の下端に装着さ
れた傘歯車と、同傘歯車に噛み合う駆動用傘歯車とを含
んで構成されたことを特徴としている。上述のように、
揺動三角板を装着された鉛直軸の下端の傘歯車と同傘歯
車に噛み合う駆動用傘歯車とを含んだ駆動機構が用いら
れると、上記揺動三角板の左右への揺動が簡素な機構で
的確に行なわれるようになる。
【0010】また、本発明の風洞内乱流発生装置は、上
記2枚の揺動三角板が相互に伸縮式連結機構で連結され
て、上記挟角を調節できるように構成されたことを特徴
としている。左右の揺動三角板の挟角(開度)は一定に
保たれるので、種々の開度に一体化されたものを数種類
準備して取替えることもできるが、上述のように左右の
揺動三角板が相互に伸縮調節機構で連結されていると、
同揺動三角板の開度を任意に設定して、風洞内に所望の
乱れを含んだ気流を発生させることができる。そして、
上記伸縮調節機構としてターンバックルを用いると、上
記揺動三角板の開度調節が簡単な操作で容易に行なえる
ようになる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の一実施
形態としての風洞内乱流発生装置について説明すると、
図1はその全体構成を模式的に示す斜視図、図2(a)〜
(f)はその作用状態を示す説明図である。
【0012】図1に示すように、風洞内において風軸O
Pの方向に沿うように後流板としての直角三角形の固定
三角板4が風路床面に立設固定されている。そして、固
定三角板4の垂直縁辺に沿う鉛直軸1に垂直縁辺を取り
付けられた左右対称の2枚の直角三角形の揺動三角板2
a,2bが設けられており、これらの揺動三角板2a,
2bは底部における各水平縁辺相互の挟角θを一定に保
持したまま共通の垂直縁辺に沿う軸線を中心として左右
に揺動できるように構成されている。
【0013】すなわち、鉛直軸1の下端に装着された傘
歯車11と、同傘歯車11に噛み合う駆動用傘歯車12とを含
んだ駆動機構が設けられていて、本実施形態では駆動用
傘歯車12と一体のウオームホイール13がウオームギア14
を介しパルスモータ16の駆動軸15で駆動されるようにな
っている。なお、2枚の揺動三角板2a,2bは、本実
施形態では共に鉛直軸1に固着されているが、これらの
揺動三角板2a,2bの一方を鉛直軸1に固着し、他方
を鉛直軸1に回動可能に取り付けて、両揺動三角板2
a,2bを連結するターンバックルやパンタグラフある
いはテレスコピック機構のごとき伸縮式連結機構17を設
けることにより、両揺動三角板2a,2bの挟角θを他
の挟角に変えうるようにしてもよい。また、本実施形態
では、後流板としての固定三角板4の水平縁辺の長さL
は、揺動三角板2a,2bの水平縁辺の長さL′よりも
長く設定されている。
【0014】上述のようにして固定三角板4および2枚
の揺動三角板2a,2bにより構成されたスパイヤ40が
風路幅方向に複数組並設されている。本実施形態の風洞
内乱流発生装置は上述のように構成されているので、パ
ルスモータ16の作動により傘歯車11,12を含んだ駆動機
構を介して2枚の揺動三角板2a,2bを一定の挟角
(開度)のまま左右に揺動させると、風洞内の主流5が
スパイヤ40の作用を受けて、風路幅の範囲内で大きく蛇
行する流れとなり、風洞内の風流れ方向に対して水平方
向の乱れのスケール長(渦の大きさ)を大きくすること
ができる。
【0015】図2は、揺動三角板2a,2bの各揺動状
態におけるスパイヤ40の平面図(a),(c),(e)に対応させ
て、2枚の揺動三角板2a,2bの投影図(b),(d),
(f)を示しており、揺動三角板2a,2bが一定挟角の
まま左右へ揺動することによって、その投影面は、流れ
の蛇行を助長するように左右へ大きく偏るように変化す
る。そして、揺動三角板2a,2bの挟角θが任意の角
度で固定されることにより、平均風速の高さ方向の分布
が決定される。すなわち揺動三角板揺動領域(180度)
内の揺動であれば平均風速の高さ方向の分布がほぼ一定
に保たれながら、風路幅内での蛇行流を生じる。
【0016】このようにして、風の流れ方向に対し水平
方向の乱れのスケールを大きくすることができるので、
従来は閉塞率から決まる縮尺比に対して不足がちであっ
た気流縮尺比が、本実施形態では著しく大きくなり、風
路の大きさを十分に生かせた境界層乱流試験を行なうこ
とができる。また本実施形態では、固定三角板4の水平
縁辺の長さLを揺動三角板2a,2bと比べ長く設定す
ることにより、同固定三角板4の面積が十分に大きくさ
れるので、揺動三角板2a,2bの揺動により生じる蛇
行流の特性が適切に保たれるようになる。
【0017】さらに、本実施形態では、揺動三角板2
a,2bの揺動が、鉛直軸1の下端の傘歯車11と、同傘
歯車11と噛み合う駆動用傘歯車12とを含んだ簡素な駆動
機構で的確に行なわれるほか、揺動三角板2a,2bの
挟角θを設定する手段として、予め用意された種々の挟
角の一体型三角板から選択されたものを用いる代わり
に、両三角板2a,2bを連結する伸縮式連結機構17を
装着しておくと、上記挟角の設定が容易になり、特に伸
縮式連結機構17としてターンバックルを用いれば、簡素
な機構で簡便に挟角θを設定できるようになる。
【0018】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の風洞内乱
流発生装置によれば次のような効果が得られる。 (1) 風軸方向に沿って立設された固定三角板の垂直縁辺
に沿う鉛直軸を中心として、2枚の揺動三角板を挟角一
定のまま左右に揺動させることにより、風路幅の範囲で
蛇行する流れを作り出すことができる。 (2) 上記固定三角板の水平縁辺の長さを上記揺動三角板
の水平縁辺よりも長くして、蛇行流の特性を適切に保つ
ことができる。 (3) 上記鉛直軸の下端の傘歯車と、これに噛み合う駆動
用傘歯車とを含んだ簡素な駆動機構により、上記揺動三
角板の左右への揺動を的確に行なうことができる。 (4) 上記2枚の揺動三角板を相互に連結する伸縮式連結
機構をそなえると、これらの揺動三角板相互の挟角の設
定が、同三角板を取り替えることなく容易に行なえるよ
うになる。 (5) 上記伸縮式連結機構としてターンバックルを用いる
と、上記挟角の設定操作が大幅に簡便化される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態としての風洞内乱流発生装
置を模式的に示す斜視図である。
【図2】(a),(c),(e)図は図1の装置の各作用状態を
示す平面図であり、(b),(d),(f)図は(a),(c),(e)図に
対応してその風軸方向の投影を示す正面図である。
【図3】従来の風洞内乱流発生装置を示す斜視図であ
る。
【図4】(a),(c),(e)図は図3の装置の各作用状態を
示す平面図であり、(b),(d),(f)図は(a),(c),(e)図に
対応してその風軸方向の投影を示す正面図である。
【符号の説明】
1 鉛直軸 2a,2b 揺動三角板 4 固定三角板 5 主流 11 傘歯車 12 駆動用傘歯車 13 ウオームギア 14 ウオームホイール 15 駆動軸 16 パルスモータ 17 伸縮式連結機構(ターンバックル) 40 スパイヤ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 風洞内の風軸方向に沿うように風路床面
    に立設固定された後流板としての直角三角形の固定三角
    板と、同固定三角板の垂直縁辺に沿う鉛直軸にそれぞれ
    垂直縁辺を取り付けられた左右対称の2枚の直角三角形
    の揺動三角板とをそなえ、上記2枚の揺動三角板の底部
    における各水平縁辺相互の挟角を一定に保持したまま両
    揺動三角板を上記鉛直軸を中心として左右に揺動させる
    駆動機構が設けられたことを特徴とする、風洞内乱流発
    生装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の風洞内乱流発生装置に
    おいて、上記固定三角板の底部における水平縁辺の長さ
    が、上記揺動三角板の底部における水平縁辺の長さより
    も長く設定されたことを特徴とする、風洞内乱流発生装
    置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の風洞内乱流発
    生装置において、上記2枚の揺動三角板を上記鉛直軸と
    共に左右に回動させるべく、上記駆動機構が、上記鉛直
    軸の下端に装着された傘歯車と、同傘歯車に噛み合う駆
    動用傘歯車とを含んで構成されたことを特徴とする、風
    洞内乱流発生装置。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1つに記載の風
    洞内乱流発生装置において、上記2枚の揺動三角板が相
    互に伸縮式連結機構で連結されて、上記挟角を調節でき
    るように構成されたことを特徴とする、風洞内乱流発生
    装置。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の風洞内乱流発生装置に
    おいて、上記伸縮式連結機構が、両端をそれぞれ上記2
    枚の揺動三角板に枢着されたターンバックルとして構成
    されたことを特徴とする、風洞内乱流発生装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107830987A (zh) * 2017-12-04 2018-03-23 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 基于锥齿轮传动的捕获轨迹试验六自由度机构外挂物支杆
CN114216646A (zh) * 2021-12-13 2022-03-22 江苏中信博新能源科技股份有限公司 尖劈装置及风场模拟系统

Cited By (4)

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