JPH08292124A - 乱流格子 - Google Patents

乱流格子

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JPH08292124A
JPH08292124A JP9842995A JP9842995A JPH08292124A JP H08292124 A JPH08292124 A JP H08292124A JP 9842995 A JP9842995 A JP 9842995A JP 9842995 A JP9842995 A JP 9842995A JP H08292124 A JPH08292124 A JP H08292124A
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Shigeyuki Nishijima
茂行 西島
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  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 風洞実験の目的に応じて、風路内に乱流を発
生させるための乱流格子の提供。 【構成】 断面積の大きい部材で、少数の大断面積の開
口116を形成する大格子要素108で形成されて、測
定室の上流側に設置される大要素乱流格子109と、断
面積の小さい細い部材で、多数の小断面積の開口120
を形成する小格子要素110で形成されて、大要素乱流
格子109の後流側に、間隔を変動できるようにして設
置される小要素乱流格子111とからなる。 【効果】 間隔を小さくした場合の大要素乱流格子の後
流渦が支配的となる乱れの強さの大きい乱流状態から、
間隔を大きくした場合の小要素乱流格子の後流渦が支配
的となる乱れの強さが小さい乱流状態までの種々の乱流
を、乱流格子を交換することなく発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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、その中に埋設してしまう。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。
【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I2 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直交断面1ぱいに取付けられ、上方は風路天井壁1
07、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11
0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112に取付けられている。
【0015】この移動駒42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114によって回動自在に軸支され、他方の
端に従動傘歯車117を装着した送りねじ115と螺合
させている。従動傘歯車117は、風路床面106下に
装備した電動モータ119の駆動軸端に装着した主動傘
歯車118と噛合しており、電動モータ119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1
11を風路101内で前後進させ、大要素乱流格子10
9と小要素乱流格子111の、気流V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113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
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
2 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
1 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
2 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。
【図面の簡単な説明】
【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、
【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、
【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、
【図5】従来の乱流格子を示す斜視図である。
【符号の説明】
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 112 移動駒 113 密閉用カバー 114 軸受 115 送りねじ 116 開口 117 従動傘歯車 118 主動傘歯車 119 電動ヒータ 120 開口

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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。
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