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その1 シミュレーションシステムの概要と応答結果
柴川 佳史, 扇谷 匠己, 神田 亮, 丸田 榮藏
セッションID: 205-206
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
会議録・要旨集
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本論文は、従来の実験手法では困難であった高層免震建築物の空力安定性を評価することを試みた論文である。高層免震建築物の空力安定性の評価にはニューハイブリッド空力振動シミュレーションシステムをスウェイ－ロッキング型に拡張したシミュレーションシステムを用いている。このシステムはニューハイブリッド空力振動法の考え方に基づいているため、風洞実験や数値解析の特長を併せ持っている。本論文では、このシステムの特長を生かしシミュレーションを行った結果、高層免震建築物において渦励振が発現しない傾向にあることを示している。また、渦励振が発現しない要因についての検討も行っている。
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その2 高層免震建築物の空力不安定振動
柴川 佳史, 扇谷 匠己, 神田 亮, 丸田 榮藏
セッションID: 207-208
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
会議録・要旨集
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本論文は、従来の実験手法では困難であった高層免震建築物の空力安定性を評価することを試みた論文である。高層免震建築物の空力安定性の評価にはニューハイブリッド空力振動シミュレーションシステムをスウェイ－ロッキング型に拡張したシミュレーションシステムを用いている。このシステムはニューハイブリッド空力振動法の考え方に基づいているため、風洞実験や数値解析の特長を併せ持っている。本論文では、このシステムの特長を生かしシミュレーションを行った結果、高層免震建築物において渦励振が発現しない傾向にあることを示している。また、渦励振が発現しない要因についての検討も行っている。
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植松 康, 具 忠謨
セッションID: 209-210
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
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オイルタンクのようなアスペクト比の小さい薄肉円筒殻を対象とし、静的風荷重を受ける際の座屈性状をDonnellの理論式に基づいて解析した。屋根のある場合とない場合について、境界層乱流中で測定された平均風力分布を作用させたときの座屈荷重および座屈モードを求めた。その結果、屋根付きの場合と屋根なしの場合では、風力分布は大きく変わるが(特に側面や背面で)、座屈性状には大きな差は見られなかった。すなわち、座屈性状は主として風上に作用する正の風力の大きさに影響される、側面や背面の風力分布は殆ど影響しない。ただし、正の風力の範囲が狭くなると、座屈荷重はいくらか増大し、座屈モードも局在化する。
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その１ 発電時の風荷重の特性
石原 孟, 石井 秀和
セッションID: 211-212
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
会議録・要旨集
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風車の健全性を評価する際には発電時と暴風時両方の風荷重を評価する必要がある。現在、発電時は暴風時の評価式を援用している。しかし，風車発電時の風荷重の特性は制御により，従来の土木・建築物と異なり，風車の特性を考慮した評価式の提案が急務である。
その第一段階として、本研究その1では，出力2MWのモデル風車を用い，時刻歴応答解析を行うことにより風車発電時の風荷重の特性を調べ、そのメカニズムを明らかにした。
風車発電時の時刻歴応答解析の結果，風車発電時は、定格風速後に大きな風荷重が発生することがわかった。その原因は風速変動，すなわち，風のガストにより直接に励起されたものではなく，風車のピッチ制御により励起された振動によるものであることを明らかにした。
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その2 風荷重の簡易評価式の提案
石井 秀和, 石原 孟
セッションID: 213-214
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
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風車発電時の風荷重の特性は風車停止時と異なる。
そこで，本研究その2では，その１に示したモデル風車を用い，ハブ高さにおける平均風速および乱れ強度を系統的に変化させ，発電時における最大風荷重の特性を調べるとともに，乱れの小さい洋上から乱れの大きい山岳地にまで適用できる風車発電時の最大風荷重の簡易評価式を提案する。本研究その１に示したように，風車発電時の変動風荷重はピッチ制御の影響を強く受けるため，理論的に導出することが困難である。そこで，本研究では時刻歴応答解析の結果から経験式を作成した。
本研究では，発電時の平均風速および乱れ強度を考慮した最大風荷重の簡便評価式を提案し，実測データと比較することにより，その有効性を示した。
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浅見 理英, 西村 宏昭, 高森 浩治, 染川 大輔
セッションID: 215-216
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
会議録・要旨集
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低層建築物の屋根面における最も強い負圧は、コーナー部付近において生じ、円錐渦の発生によって引き起こされることが知られている。本報告では、円錐渦による局部風圧を低減する効果が期待される一つの方法として、風洞実験によりスリット入りパラペットを設置した場合の低層建築物の陸屋根面に作用する風圧を測定した。その結果、低層建築物の陸屋根面にスリット入りパラペットを設置すると、屋根面で最も強い負圧の値を低減することができ、同時に屋根面における強い負圧の発生する領域を小さくできることを明らかにした。
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高森 浩治, 西村 宏昭
セッションID: 217-218
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
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高層建築物は1階部分にピロティをもつことがある。大部分の建築物基規準はピロティ内の天井と壁の設計用風圧係数を示していない。本報告は高層建築物のピロティ内の天井と壁に作用する風圧係数の実験結果について述べている。実験から得られたピロティ内部の天井と壁の外装材用ピーク風圧係数を提案した。
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染川 大輔, 谷口 徹郎, 谷池 義人
セッションID: 219-220
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
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ランダムな変動である風圧変動のピーク値を評価するために、モンテカルロ法に基づく確率的な評価手法の提案を試みた。
自己相関関数を用いた固有値解析とその線形変換により、相関を有する時系列波形を互いに無相関な確率変数へと変換する手法を提案した。また変換した確率変数が正規分布に従うと仮定し、モンテカルロ法を用いてピーク値の分布を求めることができることを示した。
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松井 正宏, 大熊 武司, 田村 幸雄
セッションID: 221-222
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
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構造物の耐風設計では，設計風速は，想定する再現期間に合わせて，確率・統計的手法により決定された代表風速が求められるが，風速の時間変化までは求められない。最大荷重を評価対象とする設計では，照査する最大風速が与えられれば充分であるが，部材によっては，累積疲労損傷やエネルギー吸収能力を期待した複雑な弾塑性性状の変形，総吸収エネルギー量等を評価対象とする場合もあり，最大風速以下の風速の累積継続時間や，1回の強風イベントの風速の時間変化を元に評価することが必要となる。本研究では，実観測記録をベースに台風モデルに基づくスケーリングを適用した再現性の高い台風時の風速を合成する方法を検討する。
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岡田 創, 大熊 武司, 片桐 純治, 丸川 比佐夫
セッションID: 223-224
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
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瓦に飛散が生じるような強風時では瓦に動揺が生じており，瓦の重なり部分の開口が急激に変化することにより瓦の内圧が過渡的に変化することが考えられる．瓦と野地板の間（内部空間）の容積に対して浮き上がりによって生じる開口の面積は小さく，瓦が浮き上がることによる内圧のオーバーシュートは考慮する必要はないと考えられる．一方，瓦が急激に閉じることを考えると，強制的に内部空間に空気が流入するため内圧に正側のピークが生じる．本研究では風洞実験及び理論的解析により瓦が急激に閉じることによる内圧の過渡応答について検討した．その結果，生じる正側ピーク風圧の値は小さく，他の瓦の負側風力に及ぼす影響は小さいことが明らかとなった．
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本郷 剛, 大窪 一正
セッションID: 225-226
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
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足場の設計に一般に用いられている「改定 風荷重に対する足場の安全技術指針」には，構台足場のように複数の枠組足場から構成される足場に対する風力係数の算定法について示されていない。そこで枠組足場を対象に縮尺1/70で再現した模型を用いて，足場が複数組並んだ場合の風力係数を測定し，それを基にN組の足場が併設された場合の風力係数を推定する方法を検討した。
その結果，有効遮蔽係数と呼ばれる係数を用いることにより，１番目の枠組足場の風力係数と足場数により簡単にN組から構成される足場の風力係数が推定できることが分かった。
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小野 佳之, 田村 哲郎, 片岡 浩人
セッションID: 227-228
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
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楕円柱まわりのLES解析を行い、得られた流れ場から、風向60度で認められる楕円柱のピーク負圧について考察した。その結果、大きな負圧の発生要因として、流れの剥離・再付着と関連して楕円の曲率が大きな部分に沿った流れが生じ流れが大きく曲げられること、およびその領域における剥離バブルの形成と関連することが考えられる。
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中藤 誠二
セッションID: 229-230
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
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3次元円柱の風圧分布特性を風洞実験によって調べた．模型軸方向に12点設置した圧力孔に直接接続された圧力センサーを用いて測定を行った．平均圧力分布，変動圧力分布，ルートコヒーレンス，コ・コヒーレンスなどから，カルマン渦と自由端渦に起因する組織的な圧力変動の特性について検討した．
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野口 満美, 神田 順
セッションID: 231-232
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
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楕円柱状構造物では、剥離点の位置が時間とともに変動しているため、その断面形状や風向によって、構造物の側面に作用する風圧力も複雑に変化する。
しかし、我が国の基規準や指針には、楕円柱状構造物における風圧係数は規定されておらず、その風圧特性については明らかにされていない点も多い。
そこで、本報では、系統的な風洞実験に基づき、楕円柱状構造物側面上の多点で風圧を測定し、変動風圧の周波数領域の特性について検討する。
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本田 宏武, 加藤 信男
セッションID: 233-234
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
会議録・要旨集
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本報告は, 低層建物の陸屋根に作用する風圧力の特性について記述したものである。風洞模型の縮尺率は1/20とし, 225点の測定孔で風圧を計測した。風洞気流の鉛直分布は建築物荷重指針・同解説に基づき粗度区分_II_を目標とした。その結果, 風洞実験と実測の変動風圧の相関は風洞実験と実測で概ね一致しており, ディケイファクターはほぼ6であった。
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菊池 浩利, 田村 幸雄, 日比 一喜
セッションID: 235-236
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
会議録・要旨集
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筆者らは，建築物に作用する最大風力発生時の風圧分布や風力の組合せの重要性を指摘した。本報では，最大・最小風力が発生した瞬間の風圧分布とその周辺の流れ場に与える乱れの影響について検討した。
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喜々津 仁密, サーカー パーサ, ハーン フレッド
セッションID: 237-238
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
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本研究では，トルネードや竜巻が通過する際の非定常な突風を模擬することのできるトルネード発生装置を活用して，竜巻通過時に低層建築物に作用する基本的な風力特性の把握を目的とする．風圧実験の結果，屋根に作用する風力が壁面の開口条件に応じて異なること等を明らかにした．
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宮本 誠弘, 河井 宏允
セッションID: 239-240
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
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単層切妻屋根の門の模型を用い，突風による建物の転倒を風洞実験により検討した。定常流中では，風向角0°のときの揚力は下向きに働き，風向角が大きくなるとともに揚力が増加する。抗力は風向角を変化させても大きくは変化しない。その為，転倒モーメントは風向角とともに増大し，転倒時の風速は風向角の増大とともに低下する。転倒時には，門に作用する抗力は大きく減少し，揚力は増大する。転倒当初の転倒角はゆっくりと増大するが，その後指数関数的に急速に増大する。転倒角の時間変化は，転倒に関する運動方程式によって表すことが可能である。
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川下 寛正, 中村 諭史, 竹内 崇, 鶴 則生, 前田 潤滋
セッションID: 241-242
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
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突風下での矩形断面柱の風力のオーバーシュート現象に及ぼす断面サイズ及び断面形状比の影響を風洞実験で検証するとともに，突風の無次元立ち上がり時間に用いる物体の代表長さの選択について考察を行った。短時間で風速が立ち上がるステップ関数的突風を受ける矩形断面柱に見られるオーバーシュート現象の無次元表現を検討したところ、オーバーシュート係数は矩形断面の辺長比ではパターンを整理できなかったが，代表長さを矩形柱の風の流れ方向の長さに設定した場合には，無次元立ち上がり時間とオーバーシュート係数の関係が明確にパターン化されることがわかった。
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竹内 崇, 前田 潤滋, 早田 友彦
セッションID: 243-244
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
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立ち上がり時間の短い突風を受ける楕円柱の非定常風力に及ぼす風速の加速度に比例する慣性力の影響を検証した。CFDにより得た突風時の非定常風力と準定常風力式より得た慣性力を比較し，立ち上がり時間が長い場合には，CFDの結果に比べて慣性力のピークは小さいが，立ち上がり時間が短くなると，CFDと慣性力のピークは一致した。また風力の増大効果は，無次元立ち上がり時間が大きい場合は慣性力の影響は小さいが，無次元立ち上がり時間が小さくなるにつれて慣性力の影響が大きくなり，オーバーシュート現象の一因になることがわかった。
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野田 稔, 長尾 文明, 脇 孝文, 宗田 和之
セッションID: 245-246
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
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小型の曳航水槽を作製し、走行台車に取り付けた正方形断面または傾斜楕円断面を急発進させることで突風作用時の非定常空気力を計測した。無次元立ち上がり時間dt
*=0.25～100の範囲について検討した結果、正方形断面の場合には速度圧と加速度による空気力で時刻歴変化をほぼ表現できたのに対して、傾斜楕円断面では速度圧と加速度だけでは空気力の時刻歴変化を表現できなかった。また、オーバーシュート係数については、正方形断面、楕円断面ともに無次元立ち上がり時間の増加とともに減少する傾向を示し、正方形断面については既往の研究ともほぼ一致し、楕円断面については従来より小さい値となった。
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溝田 武人, 古賀 勇輝, 加藤 弘晃
セッションID: 247-248
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
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投手が投げる硬式野球ボールの変化球は指を離れた直後の初期条件（初期速度ベクトル，初期回転ベクトル）によって非常に多様な変化をする．回転軸の方向は，投手の工夫と努力によってあらゆる方向を向けて投げられている，と言っても過言ではない．この研究では，縦スライダーと呼んでボールの回転軸が大まかにはボール進行方向を向いている変化球に関して行った研究成果を報告する．ボールは投手が投げるけれども人間が投げるので，どうしても常に正確に回転軸が同じ方向を向くという訳には行かないが，その回転軸の方向の違いがボールの変化に微妙な違いを生じさせ，多様な変化球を産んでいることを報告する．
回転軸が進行方向を向く変化球の回転軸方向をわずかに変化させるだけで大きな空力特性の変化が現れることが分かった．
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黒木 康平, 緒方 雄一, 溝田 武人, 大屋 裕二, 岡島 厚
セッションID: 249-250
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
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サッカーのシュートには2種類の球種がある．その中で，ほぼ無回転で飛翔しゆらゆら揺れるシュートがある．このシュートは多くの名ゴールキーパーを悩ませている．このシュートの変化のメカニズムについては流体力学的にまだ十分に明らかになっていない．そこで本研究では，画像解析，風洞実験よりこの解明を試みた．画像解析よりボール飛翔時に加わる空力係数は0.15程度であることがわかった．また，風洞実験よりボール背面渦を捉えることに成功した．サッカーボールまわりの流れは表面粗さの効果により滑面球の超臨界レイノルズ数付近の流れになっている．この付近の流れを説明した種子田の主張をサッカーボールに適用することにより,この変化球は説明できた.
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形状・表面状態による影響とその効果
鳴尾 丈司, 溝田 武人, 小牧 武史
セッションID: 251-252
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
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近年ゴルフヘッドは大型化し、ルールにより体積460cm3に上限が設けられた。大型化の目的は慣性モーメントを大きくし、ミスショットした時の曲がりや飛距離の低下を少なくすることであるが、一方スイング中の空気力の影響でインパクト時のヘッドスピードが低減することが考えられる。ゴルフヘッドの表面状態の違いにより空気力（抗力）がどれだけ異なるか、風洞実験を用いて計測した。
ヘッドスピードが上昇する効果について、確認するために検証実験を実施した。最終的にヘッドに働く空気力を極限まで低減すればヘッドスピードが上昇するのかどうか検証するために流線形形状のヘッド模型を作製して実験を行った。
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小牧 武史, 溝田 武人, 辰野 正和, 菊谷 友彦, 友納 啓資
セッションID: 253-254
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
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高速回転するゴルフボールなどのスポーツボールの飛翔特性を吟味すると、ボールに加わる空気力を精密に測定する必要がある。ここでは新たに開発した空気軸受けに関して説する。特に、上下方向（揚力方向としよう）の力の測定には大気圧や供給空気圧の変動が大きく関係するので、この影響をキャンセルする方法を吟味した。非定常空気力を測定する方法である強制振動法のダミー模型に加わる力を求めてそれを引き算する考えと等価な方法を採用して、これらの影響を取り除くことができた。またこの装置を用いて、スポーツボールの実験で使用するピアノ線の抗力を測定し、過去に行われた実験と比較することで装置の検討を行った。
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（その１）風車タワーに作用する風荷重の特性
丸山 勇祐, 岡田 直仁, 三輪 俊彦, 宮城 雄一, 鈴木 章弘
セッションID: 255-256
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
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比較的乱れの強い山間地に建つ定格発電量1.5MWの風力発電設備において実測調査を行った結果から風車タワーに作用する風荷重の特性について報告するとともに風車運転時のピーク風荷重の発生機構について考察する。
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（その２）風車タワーに作用する風荷重と乱れの影響について
岡田 直仁, 丸山 勇祐, 三輪 俊彦, 宮城 雄一, 鈴木 章弘
セッションID: 257-258
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
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（その1）では、山間地に建つ大型風力発電設備の実測調査から風車タワーに作用する風荷重の特性を示した。ピッチ制御が働き始める定格風速を境に風荷重と風速の関係が異なることを示し、定格風速以上の風速域でピーク風荷重が生じる現象を時刻歴波形から調べた。この結果から定格風速以上で発電運転中の風車に作用する風荷重は乱れの強さの影響を受ける可能性があることを示した。（その２）では、風の乱れと風荷重及び風応答の相関関係について考察を進め、風車運転時のタワーに作用する風荷重のガスト影響係数・ピークファクターについて検討する。
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清水 幹夫, 坂口 剛, 佐藤 順一
セッションID: 259-260
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
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現在，様々な発電用風車の設計計算用コードが存在するが，これらコードの多くは，モード重畳法を採用しているため，解析時に考慮し得る自由度数が制限されている．このため，本研究では，解析モデルの自由度数と同数のモードを考慮可能な，直接積分法による時間領域の3次元有限要素解析コードを開発した．このコードは，特に，ロータの回転挙動を模擬するため，有限回転を考慮している．本文では，既往の汎用コードFASTとのベンチマークの結果，開発したコードにより，ロータの回転を含む発電用風車の風応答挙動のシミュレーションが可能であることを示した．
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山口 敦, 石原 孟, 海老塚 裕明
セッションID: 261-262
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
会議録・要旨集
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本研究ではクラスター分析によって気象パターンを自動的に分類する手法を提案し，風速予測手法に適用し，以下の結論を得た．1)提案したクラスター分析手法により，従来の手法に比べ，的確な分類が可能となった．2)気象パターンごとの予測パラメータを決定することで，変動の大きな気象パターンにおける予測誤差を低減するためには、数値気象予報の精度を向上させることが必要であることを明らかにした．3)予測時間別，気象パターン別に信頼区間を算定することで，より状況に応じた信頼区間の算定を可能にした．
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山田 達郎, 木綿 隆弘, 平居 聖朗
セッションID: 263-264
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
会議録・要旨集
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本研究では，開発した可変ピッチ式Ｈ型ダリウス風車が風向に対して指向性を持つ特性を強風時の過回転を防止するヨー制御に利用することを目的として，メイン尾翼とサブ尾翼で構成される新型尾翼を考案した．本尾翼のヨーイング角速度，定常状態時の風向との角度(偏心角)を数値解析及び風洞実験により調べ，サブ尾翼のシャフトを長くすることで最大ヨーイング角速度を低下させることができる．また，定常時の偏心角が60°になるためのメイン尾翼とサブ尾翼のシャフト長さの比と面積の比の関係を明らかにした．
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小銭 進司, 比江島 慎二
セッションID: 265-266
発行日: 2009年
公開日: 2009/07/07
会議録・要旨集
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ミニドップラーソーダを使って洋上観測を行ための水平保持装置の開発を行った。ボート振動による水平保持装置の振動を抑制するため、付加質量を取り付けたり、振り子の減衰を増加させる対策を行った。振り子回転中心より上側に付加質量を取り付けると免振が働くことがわかり、また、摩擦ダンパーにより振動を抑えることができた。また、実際に洋上で風況観測したところ、風況データはべき乗則式や対数法則式へ適合し、風速計との相関は風速、風向ともに相関性を得られた。
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