JPH10239206A - 風向変動再現風洞 - Google Patents

風向変動再現風洞

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JPH10239206A
JPH10239206A JP5402797A JP5402797A JPH10239206A JP H10239206 A JPH10239206 A JP H10239206A JP 5402797 A JP5402797 A JP 5402797A JP 5402797 A JP5402797 A JP 5402797A JP H10239206 A JPH10239206 A JP H10239206A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 風向変動再現風洞において、周波数の高い風
向変動と低い風向変動とが混合した野外の風向変動に近
い風向変動を広い拡散範囲にわたって再現することがで
きるようにする。 【構成】 風向変動再現風洞1は、風洞測定部よりも上
流側の位置に配設され、それぞれ回転軸4周りに揺動す
る加振板5を有する少なくとも1つの高周波風向変動発
生装置21と、高周波風向変動発生装置21よりも風下
側に配設され、模型13を風洞模型回転軸線周りに揺動
回転させる模型回転装置22とを有し、野外の実際の風
向変動の波形について周波数解析をする周波数解析装置
20により得られた波形の高周波成分に基づいて各高周
波風向変動発生装置21に高周波の風向変動を発生さ
せ、また周波数解析装置20により得られた波形の低周
波成分に基づいて模型回転装置22に低周波の風向変動
を発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、環境アセスメント
の1項目である大気中の排ガス拡散予測のために実施さ
れる排ガス拡散風洞実験において使用するのに好適な風
向変動再現風洞、特に、大気汚染物質の環境基準に規定
されている1時間以上の長時間における平均濃度分布を
地形模型上に再現するための風洞実験において使用する
のに好適な風向変動再現風洞に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の風向変動再現風洞の平面
図、図4は従来の他の風向変動再現風洞の平面図であ
る。
【0003】まず図4において、風向変動再現風洞1の
測定部1aの上流部に、回転軸4に固定された加振板5
を有する複数の風向変動装置を設け、加振板5を回転軸
4を回転中心として揺動回転方向6に高周波で揺動回転
をさせ、変動風向7として示すように高周波で小振幅の
風向変動を発生させる装置が考えられる。この図4に示
したような風向変動発生装置により風洞試験を行なう場
合、風洞1の測定部の中央に設置された模型煙突2から
放出された排ガス3は、風洞気流の気流変動方向8への
細かな変動によって、平面的に変動し、幅広い気流変動
範囲9にわたって拡散する。加振板5の回転軸4は、床
板部に配設されたパルスモータ12によって往復回転さ
れる。高周波信号発生装置11から送られた高周波信号
がパルス信号変換器10によりパルス信号に変換された
後、パルスモータ12へ送られ、パルスモータ12を駆
動する。
【0004】次いで図3において、上述の図4の風向変
動再現風洞1とは別に、風向変動再現風洞1の測定部1
aの幅よりも大きな直径を有する円形模型13を配設
し、この円形模型13を揺動回転方向14に揺動回転さ
せることによって、煙突模型2から放出された排ガス3
を、円形模型13上で相対的に風向変動させ、図4の装
置の場合よりもさらに幅広い範囲の拡散範囲15にわた
って拡散させることも考えられる。円形模型13は、こ
の円形模型13の周縁のフランジ部の内周面に内接する
パルスモータ16によって揺動回転方向14に揺動回転
される。低周波信号発生装置18から送られた信号が、
パルス信号変換器17により変換された後、パルスモー
タ16へ送られ、パルスモータ16を駆動する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、一方の図4
の風向変動再現風洞においては、風洞測定部内に変動風
向7のようにして再現される風向変動は風洞測定部1a
の壁に衝突して、風下方向に行くに従って次第に減衰す
る傾向があるので、模型煙突2の風下全範囲において、
排ガス3の水平方向拡散幅を野外の1時間相当の値まで
拡大することは困難である。また、この変動風向7のよ
うな風向変動は風洞測定部1aの大きさによって制約さ
れ、一般に、野外の1時間内に出現する風向変動より大
きくすることも困難である。
【0006】他方、図3の風向変動再現風洞において
は、円形模型13の回転揺動角度を大きくすることによ
って、図4の風向変動再現風洞の場合よりも相対的には
大きな風向変動を再現することが可能であるが、この図
3の風向変動再現風洞の場合には、円形模型13を高周
波で回転させることが困難であり、また、風向の変動が
風下方向に一様であるので、厳密には、野外の排ガスの
拡散状態と異なることとなる。
【0007】そこで本発明は、風洞測定部内に再現され
る風向変動が風下方向に行くに従って減衰することを心
配しなくとも済み、模型煙突の風下全範囲において、排
ガスの水平方向拡散範囲を少なくとも野外の1時間相当
の値まで拡大することができるようにし、また風向の変
動が風下方向に一様となることのないように、高周波の
風向変動と低周波の風向変動とを合成して同時に再現す
ることができるようにして、野外の排ガスの拡散状態を
再現し、野外の少なくとも1時間に出現する風向変動を
高い信頼度で再現することができるような風向変動再現
風洞を提供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明の風向変
動再現風洞は、風洞の測定部よりも上流側の位置に配設
され、それぞれ加振板揺動軸線周りに揺動する加振板に
より高周波の風向変動を発生させる少なくとも1つの高
周波風向変動発生装置と、同高周波風向変動発生装置よ
りも風下側に配設され、風洞模型を風洞模型回転軸線周
りに揺動回転させ上記風洞模型に対して低周波の風向変
動を発生させる低周波風向変動発生装置としての模型回
転装置とを備える。
【0009】また、本発明の風向変動再現風洞は、風洞
の測定部よりも上流側の位置に配設され、それぞれ加振
板揺動軸線周りに揺動する加振板により高周波の風向変
動を発生させる少なくとも1つの高周波風向変動発生装
置と、同高周波風向変動発生装置よりも風下側に配設さ
れ、風洞模型を風洞模型回転軸線周りに揺動回転させる
低周波風向変動発生装置としての模型回転装置と、野外
の実際の風向変動の波形について周波数解析をする周波
数解析装置と、同周波数解析装置により得られた野外の
実際の風向変動の波形の高周波成分に基づいて上記各高
周波風向変動発生装置に高周波の風向変動を発生させる
ための高周波信号を同各高周波風向変動発生装置へ送る
高周波信号発生装置と、上記周波数解析装置により得ら
れた野外の実際の風向変動の波形の低周波成分に基づい
て上記模型回転装置に低周波の揺動回転をさせ上記風洞
模型に対して低周波の風向変動を発生させる低周波信号
発生装置とを備える。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施の
形態について説明する。図1は本発明の1実施の形態に
係る風向変動再現風洞の平断面図、図2は図1の実施の
形態に係る風向変動再現風洞の要部詳細説明図である。
【0011】図1および図2において、風向変動再現風
洞1は、風洞の測定部1aよりも上流側の位置に配設さ
れ、それぞれ加振板揺動軸線と中心線が一致する回転軸
4を揺動中心として回転軸4により揺動駆動される加振
板5により高周波の風向変動を発生させる少なくとも1
つ、例えば図1のように風向変動再現風洞1を横断する
方向に配列されて取付けられた複数個の高周波風向変動
発生装置21と、高周波風向変動発生装置21よりも風
下側に配設され、円形の風洞模型13をその中心部にお
ける風洞模型回転軸線周りに揺動回転させる低周波風向
変動発生装置としての模型回転装置22とを備える。
【0012】風向変動再現風洞1は、野外の実際の風向
変動の波形について周波数解析をする周波数解析装置2
0を備えている。周波数解析装置20により得られた野
外の実際の風向変動の波形の高周波成分は高周波信号発
生装置11へ送られる一方、周波数解析装置20により
得られた野外の実際の風向変動の波形の低周波成分は低
周波信号発生装置18へ送られる。
【0013】高周波信号発生装置11は、周波数解析装
置20により得られた野外の実際の風向変動の波形の高
周波成分に基づいて、各風向変動装置21に高周波の風
向変動を発生させるための高周波信号を高周波パルス信
号変換器10へ送り、高周波パルス信号変換器10は、
高周波信号発生装置11から送られた高周波信号を高周
波パルス信号に変換し、変換後の高周波パルス信号を各
パルスモータ12へ送る。各パルスモータ12は高周波
パルス信号変換器10から送られた高周波パルス信号に
従って、それぞれ対応する回転軸4を正逆回転させ、回
転軸4を正逆回転させることによって各対応する加振板
5を揺動回転する。
【0014】低周波信号発生装置18は、周波数解析装
置20により得られた野外の実際の風向変動の波形の低
周波成分に基づいて、模型回転装置22に低周波の風向
変動を発生させるための低周波信号を低周波パルス信号
変換器17へ送り、低周波パルス信号変換器17は、低
周波信号発生装置18から送られた低周波信号を低周波
パルス信号に変換し、変換後の低周波パルス信号をパル
スモータ16へ送る。パルスモータ16は低周波パルス
信号変換器17から送られた低周波パルス信号に従っ
て、風洞模型13を揺動回転させる。
【0015】図2において、周波数解析装置20は、野
外の実際の風向変動の波形を記憶し、再生するデータレ
コーダ等の記憶・再生部20aと、記憶・再生部20a
が再生した野外の実際の風向変動の波形の低周波成分の
みを出力信号として低周波信号発生装置18へ送るロー
パスフィルタ20bと、記憶・再生部20aが再生した
野外の実際の風向変動の波形の高周波成分のみを出力信
号として高周波信号発生装置11へ送るハイパスフィル
タ20cと、 データレコーダ等の記憶・再生部20
a、低周波信号発生装置18および高周波信号発生装置
11にそれぞれ係るデータ処理を行ない、記憶・再生部
20a、低周波信号発生装置18および高周波信号発生
装置 11 の作動を制御するパーソナルコンピュータ等
の演算制御部23とを有する。
【0016】図1に示した風向変動再現風洞において、
風向変動再現風洞1を横断する方向に配設された複数の
高周波風向変動発生装置21が、風向変動再現風洞1の
測定部1aよりも上流側の位置において、例えば変動風
向7として示すように、高周波で小振幅の風向変動を発
生し、各高周波風向変動発生装置21の風下側において
は、低周波風向変動発生装置としての円形模型13を揺
動回転方向14に揺動回転させて円形模型13に対して
模型煙突2から放出される排ガス3の水平方向の拡散範
囲19を実質的に円形模型13上の任意の大きさまで拡
大することが可能となる。
【0017】また、加振板 5 を回転揺同するパルスモ
ータ 12 には、高周波信号発生装置11から送られた
信号が高周波パルス信号変換器10から伝達されるが、
高周波信号発生装置11には、野外の実際の風向変動の
波形について周波数解析をする周波数解析装置20が解
析した高周波成分が入力される。他方、低周波信号発生
装置18には、野外の実際の風向変動の波形について周
波数解析をする周波数解析装置20が解析した低周波成
分が入力される。この場合、模型煙突2は必ずしも風洞
測定部 1a の中心に設置する必要はないが、排ガス3
のより大きな拡散範囲19を再現するためには、なるべ
く風洞測定部1aの中心付近に模型煙突2を設置するこ
とが望ましい。
【0018】図1に示した風向変動再現風洞において
は、加振板5によって誘起される高周波で小振幅の変動
風向7として示したような風向変動に、円形模型13に
よって誘起される低周波で大振幅の風向変動が加わっ
て、野外の1時間に発生するのと相似の気流変動方向8
の気流変動を風洞測定部1aにおいて再現することが可
能となる。
【0019】加振板5によって誘起される風向変動は、
高い周波数で小さな振幅の風向変動であるのに対し、円
形模型13によって誘起される風向変動は、低い周波数
の大きな振幅の風向変動である。野外の風向変動は、周
波数の高い変動と低い変動とが混合した変動であり、本
発明により、周波数の高い変動と低い変動とが混合した
野外の風向変動に近い風向変動を再現することができ
る。
【0020】
【発明の効果】本発明の風向変動再現風洞によれば、以
下のような効果が得られる。 (1)風洞の測定部よりも上流側の位置に配設され、そ
れぞれ加振板揺動軸線周りに揺動する加振板により高周
波の風向変動を発生させる少なくとも1つの高周波風向
変動発生装置と、同高周波風向変動発生装置よりも風下
側に配設され、風洞模型を風洞模型回転軸線周りに揺動
回転させ上記風洞模型に対して低周波の風向変動を発生
させる低周波風向変動発生装置とを備えているので、風
洞測定部内に再現される風向変動の減衰を少なく抑える
ことができ、模型煙突の風下の全範囲において、排ガス
の水平方向の拡散範囲を少なくとも野外の1時間相当の
値までは十分に拡大することができ、また風向の変動が
風下方向に一様となることのないように、高周波の風向
変動と低周波の風向変動とを合成して同時に再現するこ
とができ、野外の排ガスの拡散状態を再現し、野外の少
なくとも1時間に出現する風向変動を高い信頼度で再現
することができ、周波数の高い変動と低い変動とが混合
した野外の風向変動に近い風向変動を再現することがで
きる(請求項1)。 (2)風洞の測定部よりも上流側の位置に配設され、そ
れぞれ加振板揺動軸線周りに揺動する加振板により高周
波の風向変動を発生させる少なくとも1つの高周波風向
変動発生装置と、同高周波風向変動発生装置よりも風下
側に配設され、風洞模型を風洞模型回転軸線周りに揺動
回転させる低周波風向変動発生装置としての模型回転装
置と、野外の実際の風向変動の波形について周波数解析
をする周波数解析装置と、同周波数解析装置により得ら
れた野外の実際の風向変動の波形の高周波成分に基づい
て上記各高周波風向変動発生装置に高周波の風向変動を
発生させるための高周波信号を同各高周波風向変動発生
装置へ送る高周波信号発生装置と、上記周波数解析装置
により得られた野外の実際の風向変動の波形の低周波成
分に基づいて上記低周波風向変動発生装置としての模型
回転装置に低周波の揺動回転をさせ上記風洞模型に対し
て低周波の風向変動を発生させる低周波信号発生装置と
を少なくとも備えているので、風洞測定部内に再現され
る風向変動の減衰を少なく抑えることができ、模型煙突
の風下全範囲において、排ガスの水平方向の拡散範囲を
少なくとも野外の1時間相当の値までは十分に拡大する
ことができ、また風向の変動が風下方向に一様となるこ
とのないように、高周波の風向変動と低周波の風向変動
とを同時に再現することができ、野外の実際の風向変動
の波形について周波数解析装置により周波数解析をする
ことにより野外の実際の風向変動の波形を高周波成分と
低周波成分とに分離し、高周波信号発生装置を通して各
高周波風向変動発生装置に確実に高周波の風向変動を発
生させることができる一方、低周波信号発生装置を通し
て低周波風向変動発生装置としての模型回転装置に確実
に低周波の風向変動を発生させることができ、その結
果、野外の排ガスの拡散状態を再現する際、野外の少な
くとも1時間に出現する風向変動を高い信頼度で再現す
ることができ、周波数の高い変動と低い変動とが混合し
た野外の風向変動に近い風向変動を再現することができ
る(請求項2)。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施の形態に係る風向変動再現風洞
の平断面図である。
【図2】図1の実施の形態に係る風向変動再現風洞の要
部詳細説明図である。
【図3】従来の風向変動再現風洞の平面図である。
【図4】従来の他の風向変動再現風洞の平面図である。
【符号の説明】
1 風向変動再現風洞 1a 測定部 2 模型煙突 3 排ガス 4 回転軸 5 加振板 6 揺動回転移動 7 高周波で小振幅の風向変動 8 細かな気流変動方向 9 気流変動範囲 10 パルス信号変換器 11 高周波信号発生装置 12 パルスモータ 13 円形模型 14 揺動回転方向 15 拡散範囲 16 パルスモータ 17 パルス信号変換器 18 低周波信号発生装置 19 拡散範囲 20 周波数解析装置 20a データレコーダ等の記憶・再生部 20b ローパスフィルタ 20c ハイパスフィルタ 21 高周波風向変動発生装置 22 低周波風向変動発生装置としての模型回転装置 23 パーソナルコンピュータ等の演算制御部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 風洞の測定部よりも上流側の位置に配設
    され、それぞれ加振板揺動軸線周りに揺動する加振板に
    より高周波の風向変動を発生させる少なくとも1つの高
    周波風向変動発生装置と、同高周波風向変動発生装置よ
    りも風下側に配設され、風洞模型を風洞模型回転軸線周
    りに揺動回転させ上記風洞模型に対して低周波の風向変
    動を発生させる低周波風向変動発生装置としての模型回
    転装置とを備えたことを特徴とする、風向変動再現風
    洞。
  2. 【請求項2】 風洞の測定部よりも上流側の位置に配設
    され、それぞれ加振板揺動軸線周りに揺動する加振板に
    より高周波の風向変動を発生させる少なくとも1つの高
    周波風向変動発生装置と、同高周波風向変動発生装置よ
    りも風下側に配設され、風洞模型を風洞模型回転軸線周
    りに揺動回転させる低周波風向変動発生装置としての模
    型回転装置と、野外の実際の風向変動の波形について周
    波数解析をする周波数解析装置と、同周波数解析装置に
    より得られた野外の実際の風向変動の波形の高周波成分
    に基づいて上記各高周波風向変動発生装置に高周波の風
    向変動を発生させるための高周波信号を同各高周波風向
    変動発生装置へ送る高周波信号発生装置と、上記周波数
    解析装置により得られた野外の実際の風向変動の波形の
    低周波成分に基づいて上記模型回転装置に低周波の揺動
    回転をさせ上記風洞模型に対して低周波の風向変動を発
    生させる低周波信号発生装置とを備えたことを特徴とす
    る、風向変動再現風洞。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010122152A (ja) * 2008-11-21 2010-06-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 風洞内における変動風量を予測する方法及び装置
CN104596724A (zh) * 2015-01-09 2015-05-06 无锡佳龙换热器股份有限公司 一种换热器散热性能风洞试验台
CN107356400A (zh) * 2017-07-19 2017-11-17 浙江海洋大学 海上风洞模拟器

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