격자난류를 사용한 페어링 부착단면의 와류진동 응답특성에 관한 실험적 연구
Experimental Study on the Vortex Induced Response of Rectangular Sections with Fairings in Grid-Generated Turbulent Flows
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초록
본 연구는 장대교의 내풍대책으로 채택 예가 많은 fairing 부착단면을 대상으로 기류변동의 영향과 fairing효과를 풍동실험을 통하여 파악하기 위하여 격자를 이용한 다양한 난류강도를 가진 변동풍을 풍동내에 생성하였고, 생성된 기류중에서 실험모형의 응답을 측정하여 등류 중의 결과와 비교하여 기류변동이 와류진동응답특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 기본단면으로서는 풍공학적으로 흐름양상이 다른 변장비 1:2와 1:4의 직사각형 단면을 선정하였으며, fairing은 정삼각형, 직각삼각형의 2종류로 하였다. 실험결과로서, 난류의 안정화효과는 변장비 1:4단면이 1:2에 비하여 더 크게 나타났으며, 직각삼각형 fairing은 등류뿐만 아니라 난류 중에서도 문제시 될만한 어떠한 진동도 발생하지 않았다. 한편, 정삼각형 fairing 부착단면은 난류중의 와류진동응답이 오히려 등류중의 응답보다 더 크게 나타나므로 내풍설계시 육각형단면에 대해서는 변동풍의 역효과를 고려해야 한다.
Abstract
This paper investigates the effects of wind velocity fluctuations on wind-induced response of two-dimensional rectangular sections with fairings. Aspect ratios of employed models is 1:2 (A0) and 1:4 (B0), and two types of fairing are considered such as regular and right-angled triangular sections. In turbulence simulation using grids, turbulent flows with various turbulence intensities are successfully produced where grid size, arrangement of grids and installing location are respectively changed. As the results of response tests, the vortex induced amplitude of basic sections A0 and B0 is decreased with the increment of turbulence intensity, in which section B0 is more strongly affected than section A0. The regular triangular fairing tends to increase the maximum amplitude of vortex-induced oscillation while right triangular fairing suppresses vortex induced response. As the turbulence effects for the sections with regular triangular fairing(AF, BF), the vortex induced amplitude is increased by existence of wind velocity fluctuations in the cases of vertical mode of section AF and torsional mode of BF.