報告書番号

U96050

タイトル（和文）

水流動試験による電線の風荷重低減化のメカニズム解明

タイトル（英文）

Investigation of Wind Force Reduction Mechanism of Electric Transmission Wire with Water Test

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

現在、関西電力で開発している低風圧型電線に関して、風荷重の低減メカニズムを流体力学的な観点から解明した。その方法として、水流によって空気の流れを模擬する方法と試験模型の拡大化を利用した結果、電線回りの流れの時間スケールを実現象の奥１００倍に、長さスケールを２．５倍に拡大することができ、メカニズムの解明に有利な条件とした。全体流況の可視化により、低風圧型電線の風荷重低減は、電線回りの流れの剥離点が下流側（上流側淀み点から約１１０゜）へ移動することにより発生することを示した。また、詳細な可視化及び線形安定性理論により、特定流速条件での剥離点の移動はａ）７０゜付近の窪み部での剪断層の発振（キャビティトーン現象）、ｂ）９０゜付近で剥離した後、発振振動数を有する擾乱の急成長、ｃ）成長した擾乱の１１０゜付近での再付着とその直後の再終的な剥離、の３つの詳細過程で説明された。

概要 （英文）

Currently,Kansai Electric Power Company is developing a new type of transmission wire to reduce wind force acting on the wire under typhoon condition.Such a new design of wire is expected to help to suppress the construction cost of electric transmission lines.The present study is concerned with the understanding of the mechanism by which the reason of the wind force reduction can be physically explained.By utilizing water as working fluid and large-scale models,time scale and length scale of the experimental flow were enlarged by about 100 times and 2.5times,respectively,in comparison with an actual phenomenon.These features allow us to take an advantage to observe precise structure of local fluid-dynamics and to understand the mechanism of the wind force reduction.Flow visualization showed that flow separation of the new type wire occurs at 110ﾟposition from leading stagnation point in case of the equivalent air wind velocity of 31m/sec,while 70ﾟin case of 16m/sec.More precise visualization using ahigh-speed camera as well as linear instability theory has shown that shift of the separation point can be explained by the following three steps;(a)Resonant oscillation of a free shear layer along a cavity opening on the wire surface at 70ﾟ(the cavity tone phenomenon),(b)Separation at 90ﾟin company with flow disturbance of the resonant frequency,and repid growth of the disturbance,(c)Reattachment of the separated free shear layer at 110ﾟand final separation.The measurement of the drag force showed thedrag force showed the drag coefficient of the new type wire is smaller by 30% than conventional one above 31m/sec(equivalent air wind velocity).

報告者

キーワード