JP3207707B2 - 乱流格子 - Google Patents
乱流格子Info
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- JP3207707B2 JP3207707B2 JP09842995A JP9842995A JP3207707B2 JP 3207707 B2 JP3207707 B2 JP 3207707B2 JP 09842995 A JP09842995 A JP 09842995A JP 9842995 A JP9842995 A JP 9842995A JP 3207707 B2 JP3207707 B2 JP 3207707B2
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- turbulence
- small
- turbulent
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- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、風洞実験の目的に対応
して、風洞内測定室に、気流の乱れを発生させるための
乱流格子に関する。
して、風洞内測定室に、気流の乱れを発生させるための
乱流格子に関する。
【０００２】
【従来の技術】煙突から排出される排出ガス、または自
動車の排気ガス等の大気拡散の調査を目的として風洞実
験を行う場合、若しくは特定の建設地点に設置される橋
梁等の構造物に作用する空気力を調べるための風洞試験
を行う場合、地形模型を設置した風洞測定室内に、大気
の状態を模擬する所定の強さの乱れをもつ気流（乱流）
を発生させる必要がある。このような乱流を発生させる
装置の一例として、風洞測定室の上流側の風洞内断面全
体に、風洞内の気流の流れと直交させて格子を配設し、
その格子要素により生じる後流渦により、所定の乱流を
得るようにしたものがある。
動車の排気ガス等の大気拡散の調査を目的として風洞実
験を行う場合、若しくは特定の建設地点に設置される橋
梁等の構造物に作用する空気力を調べるための風洞試験
を行う場合、地形模型を設置した風洞測定室内に、大気
の状態を模擬する所定の強さの乱れをもつ気流（乱流）
を発生させる必要がある。このような乱流を発生させる
装置の一例として、風洞測定室の上流側の風洞内断面全
体に、風洞内の気流の流れと直交させて格子を配設し、
その格子要素により生じる後流渦により、所定の乱流を
得るようにしたものがある。
【０００３】図４は、このような風洞実験に使用される
風洞装置の側断面図を示す図である。このような風洞装
置では、図に示すように、送風機１で外気から風洞内に
取入れられた空気の流れを、拡大風路２で減速した後、
拡大風路２の内部を横断して張設された整流格子３で整
流する。さらに、整流格子３で整流された空気の流れ
は、縮流風路４で計測に必要な速度をもつ流れに整えら
れ、測定室５に流入させられる。測定室５に流入した空
気の流れは、あらためて風洞試験に必要な乱流にするた
め、測定室５の入口部７に、図５に示すような乱流格子
９を、測定室５の断面全体に、空気の流れと直交させて
設置し、測定室５に設置された地形模型６のまわりに、
風洞実験で模擬する大気状態と相似な乱れの強さをもつ
気流（乱流）を発生させるようにしている。
風洞装置の側断面図を示す図である。このような風洞装
置では、図に示すように、送風機１で外気から風洞内に
取入れられた空気の流れを、拡大風路２で減速した後、
拡大風路２の内部を横断して張設された整流格子３で整
流する。さらに、整流格子３で整流された空気の流れ
は、縮流風路４で計測に必要な速度をもつ流れに整えら
れ、測定室５に流入させられる。測定室５に流入した空
気の流れは、あらためて風洞試験に必要な乱流にするた
め、測定室５の入口部７に、図５に示すような乱流格子
９を、測定室５の断面全体に、空気の流れと直交させて
設置し、測定室５に設置された地形模型６のまわりに、
風洞実験で模擬する大気状態と相似な乱れの強さをもつ
気流（乱流）を発生させるようにしている。
【０００４】また、地形模型６の周辺を通過し、測定室
５における計測に使用された乱流は、排気筒８より外部
へ放出される。なお、風洞装置によっては、排気筒７か
ら排出される空気を送風機の入口に戻し、さらに風洞内
を循環させるようにしたものもある。
５における計測に使用された乱流は、排気筒８より外部
へ放出される。なお、風洞装置によっては、排気筒７か
ら排出される空気を送風機の入口に戻し、さらに風洞内
を循環させるようにしたものもある。
【０００５】このような、乱流格子９によって、風洞実
験を行う供試模型で模擬された構造物等の建設地点、あ
るいは排気ガス等の大気中の拡散状態を調査する地点の
大気状態を模擬した乱流を発生させて、その乱流中での
データを取得することにより、これらの風洞実験で得ら
れる試験結果は、より実物を忠実に模擬した精度の良い
ものにすることができる。
験を行う供試模型で模擬された構造物等の建設地点、あ
るいは排気ガス等の大気中の拡散状態を調査する地点の
大気状態を模擬した乱流を発生させて、その乱流中での
データを取得することにより、これらの風洞実験で得ら
れる試験結果は、より実物を忠実に模擬した精度の良い
ものにすることができる。
【０００６】しかしながら、測定室５に再現しなければ
ならない乱流は、乱れの強さが常に一定のものではな
く、風洞実験の対象、供試模型の縮尺等により、風洞実
験の都度、乱れの強さを変更する必要がある。これに対
して、上述した従来の乱流格子９により発生する乱流
は、乱流格子９の格子部材の大きさ、若しくは格子間
隔、いわゆる格子要素の大きさによって一意的に決るも
のである。
ならない乱流は、乱れの強さが常に一定のものではな
く、風洞実験の対象、供試模型の縮尺等により、風洞実
験の都度、乱れの強さを変更する必要がある。これに対
して、上述した従来の乱流格子９により発生する乱流
は、乱流格子９の格子部材の大きさ、若しくは格子間
隔、いわゆる格子要素の大きさによって一意的に決るも
のである。
【０００７】従って、建設地点を含めた風洞実験の対
象、供試模型の縮尺等により、測定室５内の乱れの強さ
の異なる乱流を発生させる必要のある場合には、乱流格
子９全体を取換え、目的とする大気状態を模擬する乱流
を発生できる乱流格子を新たに設置する必要がある。こ
の乱流格子９は、大規模な風洞装置となるほど、寸法、
重量がともに増大し、乱流格子９の交換には、長時間を
要し、風洞実験の効率化を阻害するという欠点があっ
た。
象、供試模型の縮尺等により、測定室５内の乱れの強さ
の異なる乱流を発生させる必要のある場合には、乱流格
子９全体を取換え、目的とする大気状態を模擬する乱流
を発生できる乱流格子を新たに設置する必要がある。こ
の乱流格子９は、大規模な風洞装置となるほど、寸法、
重量がともに増大し、乱流格子９の交換には、長時間を
要し、風洞実験の効率化を阻害するという欠点があっ
た。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来の乱流格子の欠点を解消するため、風洞実験の効率向
上を阻害する乱流格子の取替えをすることなく、風洞実
験の目的に合せて乱れの強さを変えることができ、種々
の乱流を発生できて、風洞実験の効率向上に寄与できる
乱流格子を提供することを課題とする。
来の乱流格子の欠点を解消するため、風洞実験の効率向
上を阻害する乱流格子の取替えをすることなく、風洞実
験の目的に合せて乱れの強さを変えることができ、種々
の乱流を発生できて、風洞実験の効率向上に寄与できる
乱流格子を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このため、本発明の乱流
格子は次の手段とした。 （１）風洞内測定室の横断面積に対し、大きい比率の断
面積の部材を格子状に組み、少数の大断面積の開口を形
成する大格子要素で形成される大要素乱流格子を、測定
室入口の上流側に、流れ方向と直交させて設置した。 （２）大要素乱流格子の大格子要素より小さい断面積の
部材を格子状に組み、大要素乱流格子の開口数より多い
小断面積の開口を形成する小格子要素で形成される小要
素乱流格子を、計測室の大要素乱流格子の設置された位
置より後流側に、気流の流れ方向と直交させて設置する
とともに、大要素乱流格子との間隔を任意の大きさにし
て設置できるようにした。
格子は次の手段とした。 （１）風洞内測定室の横断面積に対し、大きい比率の断
面積の部材を格子状に組み、少数の大断面積の開口を形
成する大格子要素で形成される大要素乱流格子を、測定
室入口の上流側に、流れ方向と直交させて設置した。 （２）大要素乱流格子の大格子要素より小さい断面積の
部材を格子状に組み、大要素乱流格子の開口数より多い
小断面積の開口を形成する小格子要素で形成される小要
素乱流格子を、計測室の大要素乱流格子の設置された位
置より後流側に、気流の流れ方向と直交させて設置する
とともに、大要素乱流格子との間隔を任意の大きさにし
て設置できるようにした。
【００１０】
【作用】一般的に、計測室の気流の中に乱流格子が置か
れている場合、その後流側には、乱流格子の格子要素の
大きさに比例した強さの乱れをもつ気流、すなわち後流
渦が発生する。また、大きな格子要素と小さな格子要素
の乱流格子が、流れ方向の同一位置に設置された場合、
大要素乱流格子で発生する後流渦、すなわち、大きい強
さの乱れをもつ気流が支配的となり、小要素乱流格子で
発生する後流渦は、その中に埋没してしまう。しかし、
大要素乱流格子からある程度の距離をおいた後流側に、
小要素乱流格子を置いた場合、後流側に配置した小要素
乱流格子は、上流側の大要素乱流格子で発生した後流渦
を分割する効果があり、また、両者の距離を充分に離す
と、後流側に設置した小要素乱流格子で発生する後流
渦、すなわち、小さい強さの乱れをもつ気流が支配的と
なる。
れている場合、その後流側には、乱流格子の格子要素の
大きさに比例した強さの乱れをもつ気流、すなわち後流
渦が発生する。また、大きな格子要素と小さな格子要素
の乱流格子が、流れ方向の同一位置に設置された場合、
大要素乱流格子で発生する後流渦、すなわち、大きい強
さの乱れをもつ気流が支配的となり、小要素乱流格子で
発生する後流渦は、その中に埋没してしまう。しかし、
大要素乱流格子からある程度の距離をおいた後流側に、
小要素乱流格子を置いた場合、後流側に配置した小要素
乱流格子は、上流側の大要素乱流格子で発生した後流渦
を分割する効果があり、また、両者の距離を充分に離す
と、後流側に設置した小要素乱流格子で発生する後流
渦、すなわち、小さい強さの乱れをもつ気流が支配的と
なる。
【００１１】本発明は、上述した手段の採用により、風
洞実験に大きな強さの乱れを持つ気流を必要とする場
合、小要素乱流格子を上流側に移動させて大要素乱流格
子と密着させて配置することにより、後流渦の強さが支
配的となる大要素乱流格子で発生させた、大きな強さの
乱れが発生している後流渦を利用するようにできる。ま
た、風洞実験に強さの小さい乱れをもつ気流を必要とす
る場合は、小要素乱流格子を大要素乱流格子の設置位置
から充分離れた、後流側に移動させて、両者の間に大き
な間隔を設けることにより、上流側の大格子要素の大要
素乱流格子で発生する後流渦が、下流側の小格子要素小
要素乱流格子の後流渦でキャンセルされて小さくなり、
強さの小さい乱流を発生させる小要素乱流格子の後流渦
を利用できるようになる。
洞実験に大きな強さの乱れを持つ気流を必要とする場
合、小要素乱流格子を上流側に移動させて大要素乱流格
子と密着させて配置することにより、後流渦の強さが支
配的となる大要素乱流格子で発生させた、大きな強さの
乱れが発生している後流渦を利用するようにできる。ま
た、風洞実験に強さの小さい乱れをもつ気流を必要とす
る場合は、小要素乱流格子を大要素乱流格子の設置位置
から充分離れた、後流側に移動させて、両者の間に大き
な間隔を設けることにより、上流側の大格子要素の大要
素乱流格子で発生する後流渦が、下流側の小格子要素小
要素乱流格子の後流渦でキャンセルされて小さくなり、
強さの小さい乱流を発生させる小要素乱流格子の後流渦
を利用できるようになる。
【００１２】さらに、小要素乱流格子を移動させて、大
要素乱流格子と小要素乱流格子の間隔Ｌを変化させるこ
とによって、図３に示すように大要素格子で発生する大
きな強さの乱れＩ 1 をもつ乱流から、小要素乱流格子で
発生する小さな乱れＩ2 をもつ乱流までの範囲で、任意
の強さＩの乱れのある気流を発生させることができ、風
洞実験の対象、供試模型の縮尺等に合せて、任意の乱れ
ある乱流の利用ができるようになる。
要素乱流格子と小要素乱流格子の間隔Ｌを変化させるこ
とによって、図３に示すように大要素格子で発生する大
きな強さの乱れＩ 1 をもつ乱流から、小要素乱流格子で
発生する小さな乱れＩ2 をもつ乱流までの範囲で、任意
の強さＩの乱れのある気流を発生させることができ、風
洞実験の対象、供試模型の縮尺等に合せて、任意の乱れ
ある乱流の利用ができるようになる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の乱流格子の実施例を図面にも
とづき説明する。図１は、本発明の乱流格子の一実施例
を示す側断面図、図２は、図１に示す大要素乱流格子、
および小要素乱流格子の部分側断面図である。また、図
１に示す実施例は、図４に示す測定室５の入口部７に設
置されるものである。
とづき説明する。図１は、本発明の乱流格子の一実施例
を示す側断面図、図２は、図１に示す大要素乱流格子、
および小要素乱流格子の部分側断面図である。また、図
１に示す実施例は、図４に示す測定室５の入口部７に設
置されるものである。
【００１４】図において、上流側に設置された大格子要
素１０８で形成された大要素乱流格子１０９は、風路１
０１の直交断面いっぱい取付けられ、上方は風路天井壁
１０７、下方は風路床面１０６、両サイドは図示しない
風路側壁に、それぞれ密着させて固定されている。ま
た、大要素乱流格子１０９の後流側に設ける小格子要素
１１０で形成された小要素乱流格子１１１は、上方が風
路天井壁１０７に設けたスライド用溝１０５の中に嵌め
込まれ、下方は風路床面１０６の切欠き１０４を貫通し
た床下の移動駒１６に取付けられている。
素１０８で形成された大要素乱流格子１０９は、風路１
０１の直交断面いっぱい取付けられ、上方は風路天井壁
１０７、下方は風路床面１０６、両サイドは図示しない
風路側壁に、それぞれ密着させて固定されている。ま
た、大要素乱流格子１０９の後流側に設ける小格子要素
１１０で形成された小要素乱流格子１１１は、上方が風
路天井壁１０７に設けたスライド用溝１０５の中に嵌め
込まれ、下方は風路床面１０６の切欠き１０４を貫通し
た床下の移動駒１６に取付けられている。
【００１５】この移動駒１６は、一方を大要素乱流格子
１０９の下方が固定された風路床面１０６の下方周辺に
設けた軸受１４によって回動自在に軸支され、他方の端
に従動傘歯車１７を装着した送りねじ１５と螺合させて
いる。従動傘歯車１７は、風路床面１０６下に装備した
電動モータ１９の駆動軸端に装着した主動傘歯車１８と
噛合しており、電動モータ１９の駆動による従動傘歯車
１７の回動によって、小要素乱流格子１１１を風路１０
１内で前後進させ、大要素乱流格子１０９と小要素乱流
格子１１１の、気流の流れ方向の間隔Ｌを変えることが
できる。
１０９の下方が固定された風路床面１０６の下方周辺に
設けた軸受１４によって回動自在に軸支され、他方の端
に従動傘歯車１７を装着した送りねじ１５と螺合させて
いる。従動傘歯車１７は、風路床面１０６下に装備した
電動モータ１９の駆動軸端に装着した主動傘歯車１８と
噛合しており、電動モータ１９の駆動による従動傘歯車
１７の回動によって、小要素乱流格子１１１を風路１０
１内で前後進させ、大要素乱流格子１０９と小要素乱流
格子１１１の、気流の流れ方向の間隔Ｌを変えることが
できる。
【００１６】また、切欠き１０４から風路１０１内への
空気の出入は、大要素乱流格子１０９、および小要素乱
流格子１１１で風路１０１内に発生させた乱流に大きく
影響するため、風路床面１０６下方に設けた、上述の装
置の全ては、密閉用カバー１３で覆っている。
空気の出入は、大要素乱流格子１０９、および小要素乱
流格子１１１で風路１０１内に発生させた乱流に大きく
影響するため、風路床面１０６下方に設けた、上述の装
置の全ては、密閉用カバー１３で覆っている。
【００１７】また、大要素乱流格子１０９、および小要
素乱流格子１１１のそれぞれは、図２に示すように、大
要素乱流格子１０９が、幅Ｄ1 、厚さＤ2 共に３０ｍｍ
の太い縦材と横材を格子状に組み、大きい断面積Ｓ2 の
開口１１６を少数形成する大格子要素１０８で構成され
ている。また、小要素乱流格子１１１は、幅ｄ1 、厚さ
ｄ2 共に１ｍｍの細い縦材と横材を格子状に組み、１ｍ
ｍ×１ｍｍ程度の小さい断面積ｓ2 の開口１２０を多数
形成する小格子要素１１０で構成されている。また、前
述した大要素乱流格子１０９と小要素乱流格子１１１の
間隔Ｌは、両格子１０９，１１１を密着させたＬ＝０の
状態から、最大Ｌ＝１５Ｄ1 の状態まで変動できるよう
にされている。
素乱流格子１１１のそれぞれは、図２に示すように、大
要素乱流格子１０９が、幅Ｄ1 、厚さＤ2 共に３０ｍｍ
の太い縦材と横材を格子状に組み、大きい断面積Ｓ2 の
開口１１６を少数形成する大格子要素１０８で構成され
ている。また、小要素乱流格子１１１は、幅ｄ1 、厚さ
ｄ2 共に１ｍｍの細い縦材と横材を格子状に組み、１ｍ
ｍ×１ｍｍ程度の小さい断面積ｓ2 の開口１２０を多数
形成する小格子要素１１０で構成されている。また、前
述した大要素乱流格子１０９と小要素乱流格子１１１の
間隔Ｌは、両格子１０９，１１１を密着させたＬ＝０の
状態から、最大Ｌ＝１５Ｄ1 の状態まで変動できるよう
にされている。
【００１８】このように構成され、計測室内の流れ方向
に、二重に配設した大要素乱流格子１０９と小要素乱流
格子１１１により発生する乱れの強さは、図３に示すよ
うに、両格子１０９，１１１が密着（Ｌ＝０）している
場合は、大要素乱流格子１０９のみで発生する乱れ強さ
Ｉ1 の気流（乱流）を発生させることができ、また間隔
Ｌが充分に大きい場合（Ｌ＝１５Ｄ2 ）は、小要素乱流
格子１１１のみで発生する乱れ強さＩ2 の気流（乱流）
を発生させることができる。さらに、両格子１０９，１
１１の間隔Ｌを変化させることにより、乱れ強さＩ1〜
Ｉ2 の間の、任意の乱れ強さを持つ乱流にすることがで
きる。
に、二重に配設した大要素乱流格子１０９と小要素乱流
格子１１１により発生する乱れの強さは、図３に示すよ
うに、両格子１０９，１１１が密着（Ｌ＝０）している
場合は、大要素乱流格子１０９のみで発生する乱れ強さ
Ｉ1 の気流（乱流）を発生させることができ、また間隔
Ｌが充分に大きい場合（Ｌ＝１５Ｄ2 ）は、小要素乱流
格子１１１のみで発生する乱れ強さＩ2 の気流（乱流）
を発生させることができる。さらに、両格子１０９，１
１１の間隔Ｌを変化させることにより、乱れ強さＩ1〜
Ｉ2 の間の、任意の乱れ強さを持つ乱流にすることがで
きる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の乱流格子
によれば、特許請求の範囲に示す構成により、あらかじ
め風洞試験に必要と想定される範囲の、乱れ強さの乱流
を風洞測定室内に任意に発生させることができ、しか
も、重量の嵩む乱流格子の取替えを必要とせず、風洞実
験の効率が向上できる。
によれば、特許請求の範囲に示す構成により、あらかじ
め風洞試験に必要と想定される範囲の、乱れ強さの乱流
を風洞測定室内に任意に発生させることができ、しか
も、重量の嵩む乱流格子の取替えを必要とせず、風洞実
験の効率が向上できる。
【図１】本発明の乱流格子の一実施例を示す側断面図、
【図２】図１に示す実施例の大要素乱流格子、および小
要素乱流格子の部分側断面図、
要素乱流格子の部分側断面図、
【図３】図１に示す実施例の大要素乱流格子と小要素乱
流格子の設置間隔を変化させることにより、風路内に発
生できる気流の乱れの強さを示す図、
流格子の設置間隔を変化させることにより、風路内に発
生できる気流の乱れの強さを示す図、
【図４】図１に示す実施例が設置される風洞装置の全体
を示す側断面図、
を示す側断面図、
【図５】従来の乱流格子を示す斜視図である。
１ 送風機 ２ 拡大風路 ３ 整流格子 ４ 縮流風路 ５ 測定室 ６ 地形模型 ７ 入口部 ８ 排気筒 ９ （従来の）乱流格子 １０１ 風路 １０４ 切欠き １０５ スライド用溝 １０６ 風路床面 １０７ 風路天井壁 １０８ 大格子要素 １０９ 大要素乱流格子 １１０ 小格子要素 １１１ 小要素乱流格子１６ 移動駒１３ 密閉用カバー１４ 軸受１５ 送りねじ １１６ 開口１７ 従動傘歯車１８ 主動傘歯車１９ 電動モータ １２０ 開口
Claims (1)
- 【請求項１】 風洞内に設置され、気流の乱れを発生さ
せる乱流格子において、大格子要素で形成されて、風洞
内測定室の上流側に設置された大要素乱流格子と、前記
大格子要素より小さくされた小格子要素で形成されて、
前記大要素乱流格子より下流側の前記測定室に、前記大
要素乱流格子と任意の間隔を設けて設置される小要素乱
流格子とからなることを特徴とする乱流格子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09842995A JP3207707B2 (ja) | 1995-04-24 | 1995-04-24 | 乱流格子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09842995A JP3207707B2 (ja) | 1995-04-24 | 1995-04-24 | 乱流格子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08292124A JPH08292124A (ja) | 1996-11-05 |
| JP3207707B2 true JP3207707B2 (ja) | 2001-09-10 |
Family
ID=14219573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09842995A Expired - Fee Related JP3207707B2 (ja) | 1995-04-24 | 1995-04-24 | 乱流格子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3207707B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4639919B2 (ja) * | 2005-04-08 | 2011-02-23 | 三菱自動車工業株式会社 | 排気ガス浄化装置 |
| JP2013130408A (ja) * | 2011-12-20 | 2013-07-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 乱流発生装置 |
| CN104019958B (zh) * | 2013-08-23 | 2017-02-08 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种风洞整流装置 |
| CN103439077B (zh) * | 2013-09-10 | 2016-06-29 | 同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司 | 一种用于建筑通风排烟实验的通用释放源装置 |
| CN109459207A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-03-12 | 国家电投集团黄河上游水电开发有限责任公司 | 一种用于聚光器模型风洞实验的风场布置装置 |
| CN112504620B (zh) * | 2020-11-26 | 2023-02-03 | 哈尔滨工业大学（深圳） | 基于驱动控制的均匀湍流场发生装置 |
-
1995
- 1995-04-24 JP JP09842995A patent/JP3207707B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08292124A (ja) | 1996-11-05 |
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