Masamiki Ohashi

Comparison of wind pressure measurements on tower-like structure obtained from full-scale observation, wind tunnel test, and the CFD technology

Abstract Full-scale measurements, wind tunnel tests and CFD calculations have been carried out on pressure measurements on a tower-like structure. This paper presents the comparison of pressure measurements among these three methods. The mean wind pressure coefficients obtained from the wind tunnel tests are fairly close to those of the full-scale measurements after the reference pressure is taken into consideration. RMS wind pressure coefficients obtained in the wind tunnel tests were smaller than those in the full-scale measurements. In the application of the results of wind tunnel test to real designs, at least the turbulent intensity of approaching wind should be taken into consideration, at least. As regards mean wind pressure coefficients of the comparisons among the three methods, CFD calculated results showed good agreement with those of wind tunnel tests and full-scale.

Flow Visualization around a Building Model by High Speed PIV

現在,建 築分野での流れの可視化 は主 に数値 シ ミュ レーションと風洞実験において行われている.建 築分野 での流れの可視化で扱 う流れは,部 材まわ り,ベ ランダ や手摺 りまわ り,人 体まわ り,室 内気流,単 独建築物 ま わ り,連 立建築物,建 築物群,市 街地上空の流れまで, 対象 とする流れのスケールの範囲は きわめて広い.数 値 シミュレーションでは計算機の演算能力に依存するもの の,最 近では低 レイノルズ数ではあるが実物スケールの 建築物 まわ りの流れや市街地上空の流れのシミュ レー ション1)が報告 されて きている.一 方,風 洞実験 におい ても,実 物あるいは実物大模型,縮 尺が数10分 の1の 建築部材模型,数100分 の1の 建築物模型,数1000分 の1の 市街地模型までさまざまなスケールの模型を用い る.い ずれにして も模型の大 きさは数cmか ら数10cm 程度はあ り,物 体 まわ りの流れを可視化するにはその領 域が100cm2~1m2程 度の広 さになる.こ れは建築分野 の風洞実験で使用する風洞のスケールに大 きく依存 して いると考えられる.最 近では,計 算機の能力の向上,PIV の技術が発展により,こ れまでより高速度で連続的にか つ広領域の時系列PIVが 可能になって きた.こ のため 建築分野で も風洞実験において建築物模型まわ りの複雑 な流れの変化 を捉えることがで きるようになってきた. 風工学の分野で も立方体を含む角柱 まわ りの流れ場に関 するい くつかの研究2-5)が報告されている. 建築物の耐風性能を評価する場合,建 築物まわ りの流 れを評価するだけでなく,そ の流れによって建築物に作 用する風圧力や空気力,建 築物の応答 といったものを計 測 し評価す ることが必要 となる.そ のため建築物まわ り の流れの可視化 と圧力や応答の計測 を同時にできれば, 建築物に作用する風圧性状やその応答性状の理解に非常 に役立つ と考えられる. 筆者 らは建築用の風洞において,風 圧計測実験や振動 応答計測実験 と高速度カメラを利用 したPIVに よる建 築物模型まわ りの流れの可視化実験を併用 して行ってい る.こ こで は,建 築物模型を用いた時系 列PIVの 事例 を紹介す るとともに,建 築分野での時系列PIVの 有用 性について報告 したい.