(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気境界層を模した風環境を提供するように風を発生させる送風部（２００）と、前記送風部（２００）の前方に備えられた実験部（１００）とを含む小型風洞において、
前記送風部（２００）には複数個の送風装置（２１０）が同一平面上に備えられており、
前記小型風洞は、前記複数個の送風装置（２１０）それぞれの個別作動を制御して、目的とする風分布を生成する制御部（６００）を含み、
前記送風部（２００）で発生した風分布を感知する感知部（７００）が前記実験部（１００）に備えられており、
前記送風部（２００）は、下方ほど単位面積当りの送風装置（２１０）の個数が多いことを特徴とする小型風洞。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は小型風洞に関するものであって、詳しくは、複雑で巨大な風洞構造物の代わりに、簡単な構成による小型風洞を提案する。更に詳しくは、送風部に同一平面上に配置される多数個の送風装置を制御することによって、実験部全段に長い地表面環境を製作することなく、多様な風分布を生成することができる小型風洞｛COMPACT WIND TUNNEL INSTRUMENT｝を提案する。
【背景技術】
【０００２】
工場からの煤煙の拡散状況を調査するか、橋梁、ビルなどの大型構造物の建設のために、構造物付近の建物周辺気流を把握して風害の予測、及びそれによる対策を立てる風環境調査が実施される。このような調査のために実際に現地で計測を行う方法もあるが、費用上、主に周辺地形を縮尺模型化し、風洞実験を通じて調査する方法が主に使用される。
【０００３】
このような風洞には閉回路式と開回路式があるが、閉回路式は動力損失が少ない代わりに広大な空間や設置費用を必要とし、高風速、低乱流の高品質実験を対象とする場合に適しており、開回路式は狭い空間、及び低い設置費用の面で有利ではあるが、動力損失が大きく、土木、建築構造物を対象とする低風速、高乱流の低品質実験の場合に適している。
【０００４】
図１に閉回路式風洞の例を示したが、開回路式も同様に次のような形式で構成される。風を吹き出すための送風機２０（BLOWER）と、断面積を増加させて送風機からの気流速度を低くし、停滞室での整流機能を高めるための拡散部３０（DIFFUSER）と、整流格子を介して乱流強度を減少させ、軸方向速度成分を抑制させるための停滞部４０（SETTING CHAMBER）と、断面積を減少させて速度を増加させ、一定した圧力、速度を有する均一な気流を形成するための縮流部５０（CONTRACTION）と、各種測定を実施する実験部１０と、その他の計測装備、制御装備とが備えられる。
【０００５】
一方、実際地形表面で吹く風の鉛直分布（profile）は、地表面の粗さ（表面粗度）に応じて大気境界層式と呼ばれる次の数学式のように変化し、実際地表面に存在する樹木や建物によって地表面の地面粗さが増加して、図２に示した鉛直分布のように上部と比べて風速が相対的に小さい値を示す。
【０００６】
［数１］
0005605162.tif 000002
【０００７】
風洞では、このような実際周辺地形と類似した環境を作るために、図２の任意の粒状材料１１を設置し、地表面の粗さを与える。
【０００８】
しかし、このような方法は、大気境界層を生成させるために、粒状材料１１を設置する相当な区間を実験部１０の前段（front portion）に備えなければならず、新しい風環境を調査するごとに地表面の条件が変わるため、風洞の実験部をまた製作しなければならない問題がある。さらに、上記のような大規模の空間や費用が必要となる限界がある。
【０００９】
また、既存の方法は、実験者が望むウィンドプロファイル（wind profile）の正確な形状を作るのに相当の苦労がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記のような問題を解決しようとするものであって、多様な風環境を容易に提供することができる小型風洞を提案する。このとき、風洞に組成される風環境を精密に制御することができるようにする。
【００１１】
実験による制御結果をマニュアル化し、本発明の風洞とともに普及することによって、多様な風環境が提供される低コストの小型風洞を活用することができるようにする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による小型風洞は、大気境界層を模した風環境を提供するように風を発生させる送風部と、前記送風部の前方に備えられた実験部とを含み、前記送風部では複数個の送風装置が同一平面上に備えられていることを特徴とする。
【００１３】
一方、前記複数個の送風装置それぞれの個別作動を制御し、目的とする風分布を生成する制御部を含むことを特徴とする。
【００１４】
このとき、前記送風部が発生させた風分布を感知する感知部が前記実験部に備えられることができる。
【００１５】
また、前記送風部は図２に示されたように、下方ほど傾斜が急激になるウィンドプロファイルを正確に描写するために、下方ほど単位面積当りの送風装置の個数が多いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
実験部に地表面環境を製作するための長い区間を備えなければならない空間上の問題がなく、毎回異なる地表面環境を製作しなければならない時間上／費用上の問題がなくなる。本発明の風洞では、代わりに送風部を制御することによって、予想される風環境を簡単に構成することができるようになる。従って、本発明は、既存の装置では具現し難い、実験者が望むウィンドプロファイル（wind profile）の正確な形状を作り出すことができるようにする。
【００１７】
低コスト、かつ小規模の本発明の風洞を普及することで、予め制御された多様な風環境を提供することができるようになる。
【００１８】
実験部に風の風速感知部を備え、送風部を制御する制御部と連携することによって、現在の風速分布がフィードバックされ、制御部が精密な風環境を制御することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一般的な風洞の構成図である。
【図２】地表面粗さを与えた風洞の実験部と風の鉛直風速分布を示した図である。
【図３】本発明による小型風洞の構成図である。
【図４】図３の送風部の第１実施例の駆動を示した図である。
【図５】図３の送風部の第２実施例を示した図である。
【符号の説明】
【００２０】
１００  実験部
２００  送風部
２１０  送風装置
６００  制御部
７００  感知部
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付された図面を参考にし、本発明の小型風洞について詳細に説明する。
【００２２】
図３は本発明による小型風洞の構成図であって、図４と図５は図３の送風部２００の他の構成を示した図である。
【００２３】
本発明の小型風洞は、風を発生させる送風部２００と、前記送風部２００の前方に備えられた実験部１００とを含む。図１のような従来の風洞に構成される拡散部、停滞部及び縮流部などを含めても良いが、本願は小型化を実現するために、前記の構成なしでも必要な風分布を提供することができるようにしたものである。
【００２４】
本発明は、同一平面上に備えられる複数個の送風装置２１０によって前記送風部２００を構成する。本発明において、前記送風部の第１実施例として、送風装置２１０として多数個のファンを左右、又は上下に配列し、同一平面上に一つの送風部２００をなす模様を図４に示し、単位面積当りの送風装置の個数に特別な限定はないが、本実施例ではその個数が均一な模様を示した。このような多数個の送風装置からなる送風部２００の構成を通じて低速の気流を形成するのはもちろん、追加的な設計を通じて高速の気流形成にも応用することができる。
【００２５】
図２に示したような地表面の地面粗さを反映した風の鉛直分布を生成しようとする場合、一般的な大型風洞で縮小模型などを設置することとは違って、本発明による小型風洞は、それぞれの送風装置２１０の作動を制御部６００で制御することにより、風の鉛直分布を生成する。送風装置２１０は必要に応じて多数個配列することができ、その数が多くなると、さらに精密で多様な制御が可能になる。
【００２６】
例えば、図４のように最下部のファンの作動は停止させ、上部になるほどファンの回転数を高めて強い風を送風させると、実験部１００では実際地表面の地面粗さが反映された風の鉛直分布と類似した風分布が形成されるのである。
【００２７】
同一な方法により上下、左右のファンの個別作動を調整すると、多様な形態の風分布を容易に作り出すことができ、多様な風環境を容易に提供することができるのである。
【００２８】
一方、前記送風部の第１実施例とは違って、送風部２００を同一平面上に備えられる多数個の送風装置２１で構成するが、下方になるほど単位面積当りの送風装置の個数が増加するようにした第２実施例を図５に示した。実際風環境の場合、地表面に近いほど樹木や建物などによる風環境が多様に表れる反面、地表面から遠いほど、風環境は変化が相対的に少ない。これに鑑みて本発明では多数個の送風装置２１を備えるが、下方になるほど多い送風装置２１によってさらに多様な形態の風環境の精密制御が可能になるようにしたものである。
【００２９】
本発明の小型風洞は、実験部１００に前記送風部２００から発生した風分布を感知する感知部７００を備えることもできる。前記制御によって生成した風分布を確認するためのものであって、感知部７００の構成に制限はなく、既存で使われていた多様な風速計を使用する。本発明では、多数個の熱線が上下方向に配列された熱線風速計（hot-wire anemometer）を左右に移動させながら実験部１００に形成された風分布を感知するようにした例を図３に示した。
【００３０】
感知部７００で目的とする風分布が形成されたのかを確認することができ、さらに、感知結果を前記制御部６００にフィードバックし、目的とする風分布を形成するようにリアルタイムで制御することができる。
【００３１】
これとは別に、本発明は小型風洞を提供するものであるため、感知部７００が備えられない非常に簡単な本発明の風洞を提供するが、予め感知結果による風分布とその制御方法をマニュアル化して提供し、マニュアルを参考して簡単な操作をすることによって風分布を生成するようにすることが好ましい。
【００３２】
本発明は上記実施例に限定されず、適用範囲が多様であることは勿論、請求範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく、当該本発明の属する分野で通常の知識を有する者なら、誰でも多様な変形実施が可能である。
【図１】
0005605162.tif 000003
【図２】
0005605162.tif 000004
【図３】
0005605162.tif 000005
【図４】
0005605162.tif 000006
【図５】
0005605162.tif 000007