JP6538403B2 - Wind tunnel test apparatus and method with model preparation function - Google Patents
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Description
本発明は、模型作製機能付きの風洞実験装置と、それを用いる風洞実験方法に関する。 The present invention relates to a wind tunnel test apparatus with a model preparation function and a wind tunnel test method using the same.
建設分野の風洞実験では、構造物や周辺市街地・周辺地形の状況を忠実に再現した縮小模型を用いて実施される。これらの模型は風洞測定部に設置されるターンテーブルの上に設置するように製作され、ターンテーブルごと風洞に搬入されるのが一般的であり、模型製作業者の工場で作られた模型付きターンテーブルをトラック等で風洞施設まで運んでから風洞内に設置される。 Wind tunnel experiments in the construction field are conducted using a reduced model that faithfully reproduces the situation of the structure and surrounding urban area and surrounding topography. These models are manufactured to be installed on a turntable installed in the wind tunnel measurement unit, and are generally carried into the wind tunnel together with the turntable, and model-made turns manufactured by a model maker's factory After carrying the table to the wind tunnel facility with a truck etc., it will be installed in the wind tunnel.
一方、風洞施設には、風洞内で測定用センサーを3次元的に移動させることのできるトラバース装置が設置されている。このトラバース装置を活用して、市街地模型を作製する方法(特許文献1参照)や地形模型を作製する方法(特許文献2参照)が提案されている。
すなわち、特許文献1では、ターンテーブルに針状部材を、トラバース装置にセットしたドットマシーンにより、密に立てることで市街地を再現する。
また、特許文献2では、ターンテーブルに置かれたブロックを、トラバース装置にセットした切削加工手段により、切削加工して固定する手段で地形を再現している。
On the other hand, the wind tunnel facility is provided with a traverse device capable of moving the measurement sensor three-dimensionally in the wind tunnel. A method of producing a city area model (see Patent Document 1) and a method of producing a topography model (see Patent Document 2) using this traverse device have been proposed.
That is, in
Further, in
従来のように、工場等で製作された風洞実験用模型を風洞施設に搬入し風洞測定部に設置するには、トラック等による輸送・重量物の風洞内での運搬に多大な労力と時間を要する。
また、風洞実験模型の製作には、特殊技術や熟練度が必要とされ、製作できる業者が少なく、納期に時間を要する。
As in the past, in order to carry the wind tunnel test model manufactured in a factory etc. into the wind tunnel facility and install it in the wind tunnel measurement part, a lot of labor and time are required for transportation by truck etc. I need it.
In addition, the production of a wind tunnel experimental model requires special skills and skill levels, and there are few vendors that can produce it, and it takes time for delivery.
そして、特許文献1のトラバース装置を用いた市街地模型の作製方法では、高さを合わせた針状部材を並べるものであり、厳密な面を作製できない。
また、特許文献2のトラバース装置を用いた地形模型の作製方法では、ブロックの切削加工による精度及び切削粉の問題があり、忠実な形状の再現が困難である。
And in the preparation method of the city area model using the traverse device of
Further, in the method of producing a topography model using the traverse device of
本発明の課題は、模型作製機能付き風洞実験装置において、切削粉発生等の問題が無く、忠実な形状の模型を作製できて、精度の高い風洞実験が行えるようにすることである。 An object of the present invention is to make it possible to produce a model having a faithful shape without problems such as generation of cutting powder in a wind tunnel test apparatus with a model production function so that a highly accurate wind tunnel test can be performed.
以上の課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、
風洞と、
前記風洞内に配置され、模型が載せられるテーブルと、
前記風洞内に配置され、前後、左右及び上下方向に移動可能で、前記テーブル上の任意位置に測定用センサーを移動可能なトラバース装置と、
前記トラバース装置に着脱可能に取り付けられ、コンピュータ上で作った3次元データを設計図として、断面形状を積層していくことにより前記テーブル上に前記模型として市街地の各種建築物を含む3次元の風洞実験模型を作製可能な3次元プリンターと、を備える模型作製機能付き風洞実験装置を特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention according to
With the wind tunnel,
A table disposed in the wind tunnel on which a model is placed;
A traverse device disposed in the wind tunnel, movable in forward and backward, left and right and up and down directions, and capable of moving a measurement sensor to an arbitrary position on the table;
A three-dimensional wind tunnel including various buildings in a city area as the model on the table by laminating three-dimensional data which is detachably attached to the traverse device and created on a computer as a design drawing and laminating sectional shapes And a three-dimensional printer capable of producing an experimental model .
請求項2に記載の発明は、
請求項1に記載の模型作製機能付き風洞実験装置であって、
前記模型の表面には、前記3次元プリンターにより風圧測定孔が形成されていることを特徴とする。
The invention according to
A wind tunnel test apparatus with a model preparation function according to
A wind pressure measurement hole is formed on the surface of the model by the three-dimensional printer.
請求項3に記載の発明は、
請求項2に記載の模型作製機能付き風洞実験装置であって、
前記風圧測定孔には、前記模型内に配置した風圧伝達用チューブが接続されていることを特徴とする。
The invention according to
A wind tunnel test apparatus with a model preparation function according to
It is characterized in that a wind pressure transmitting tube disposed in the model is connected to the wind pressure measurement hole.
請求項4に記載の発明は、
請求項1から3のいずれか一項に記載の模型作製機能付き風洞実験装置を用いて、
前記トラバース装置に着脱可能に取り付けられコンピュータ上で作った3次元データを設計図として、断面形状を積層していく前記3次元プリンターにより、前記テーブル上に模型を作製した後、前記トラバース装置から前記3次元プリンターを取り外した上でその模型に対する風洞実験を行うことを特徴とする。
The invention according to claim 4 is
A wind tunnel test apparatus with a model preparation function according to any one of
A model is produced on the table by the three-dimensional printer, which is detachably attached to the traverse device and three-dimensional data created on the computer as a design drawing, is made removable from the traverse device from the traverse device. It is characterized in that a wind tunnel test is performed on the model after removing the three-dimensional printer .
請求項5に記載の発明は、
前記模型の表面に、前記3次元プリンターにより風圧測定孔を形成するとともに、前記風圧測定孔に前記模型内に配置した風圧伝達用チューブを接続し、
前記風圧測定孔から前記風圧伝達用チューブ内を通して伝達される風圧を測定することを特徴とする。
The invention according to claim 5 is
A wind pressure measurement hole is formed on the surface of the model by the three-dimensional printer, and a wind pressure transmission tube disposed in the model is connected to the wind pressure measurement hole.
A wind pressure transmitted through the wind pressure transmission tube from the wind pressure measurement hole is measured.
本発明によれば、模型作製機能付き風洞実験装置において、切削粉発生等の問題が無く、忠実な形状の模型を作製できて、精度の高い風洞実験を行うことができる。 According to the present invention, in a wind tunnel test apparatus with a model manufacturing function, a model having a faithful shape can be manufactured without problems such as generation of cutting powder, and a wind tunnel test with high accuracy can be performed.
以下、図を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
(実施形態)
図1及び図2は本発明を適用した風洞実験装置内の一実施形態の構成を示すもので、1は風洞、2はブロック、3はターンテーブル、4はトラバース装置、5は3次元プリンター、11は模型である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(Embodiment)
1 and 2 show the configuration of an embodiment in a wind tunnel test apparatus to which the present invention is applied, 1 is a wind tunnel, 2 is a block, 3 is a turntable, 4 is a traverse device, 5 is a three-dimensional printer, 11 is a model.
図示のように、風洞1の床上には、多数のブロック2が設置されるとともに、旋回可能なターンテーブル3が設置されている。
そして、風洞1の天井にはトラバース装置4が設置されている。
As illustrated, on the floor of the
A traverse device 4 is installed on the ceiling of the
トラバース装置4は、矢印Xで示す前後方向に沿って移動可能な第1スライダ4Xと、この第1スライダ4Xに対し、矢印Yで示す左右方向に沿って移動可能に組み付けられた第2スライダ4Yと、この第2スライダ4Yに対し、矢印Zで示す上下方向に移動可能に組み付けられた昇降ロッド4Zとから構成されている。この昇降ロッド4Zの下端に、図示しない風速測定用センサーが取り付けられている。
The traverse device 4 includes a
以上の風洞実験装置において、トラバース装置4に3次元プリンター5が着脱可能となっている。
すなわち、トラバース装置4の昇降ロッド4Zの下端に対し、3次元プリンター5が着脱可能で、風洞実験装置を制御するパソコン16(図6参照)と接続可能かつ給電可能となっている。
In the above-described wind tunnel test apparatus, the three-dimensional printer 5 is detachable from the traverse device 4.
That is, the three-dimensional printer 5 is attachable to and detachable from the lower end of the
3次元プリンター5は、パソコン16等のコンピュータ上で作った3次元データを設計図として、断面形状を積層していくことで、中空形状や複雑な内部形状も含めて立体物を作製することができる。
The three-dimensional printer 5 can produce three-dimensional objects including hollow shapes and complex internal shapes by laminating cross-sectional shapes by using three-dimensional data created on a computer such as a
従って、パソコン16の操作に基づいて、トラバース装置4の昇降ロッド4Zの矢印X・Y・Z方向の動作を伴いながら、その昇降ロッド4Zの下端に取り付けられた3次元プリンター5の動作によって、ターンテーブル3の上に、図3にも拡大して示すように、市街地の各種建築物を含む3次元の風洞実験模型11を作製することができる。
Therefore, the operation of the three-dimensional printer 5 attached to the lower end of the
図4は風洞実験模型11の模型建築物表面の風圧測定孔11hを示したもので、3次元プリンター5により、その模型建築物を中空形状に作製すると同時に、その模型建築物表面に風圧測定孔11hも形成しておく。
その後、昇降ロッド4Zの下端から3次元プリンター5を取り外す。
FIG. 4 shows the wind
Thereafter, the three-dimensional printer 5 is removed from the lower end of the
図5はターンテーブル3下の風圧伝達用チューブ12を示したもので、この風圧伝達用チューブ12は、模型建築物の中空形状内において、風圧測定孔11hに一端が接続されて、他端に圧力センサー13(図6参照)が接続される。
FIG. 5 shows the wind
図6は風圧伝達用チューブ12に接続される圧力センサー13からの測定機器を示すブロック構成を示したもので、図示のように、圧力センサー13による測定アナログ情報はアナログフィルター14、A/D変換器15を経てデジタル情報としてパソコン16に取り込まれる。
なお、昇降ロッド4Z下端の風速測定用センサー(図略)による測定アナログ情報も同様に、アナログフィルター14、A/D変換器15を経てデジタル情報としてパソコン16に取り込まれる。
FIG. 6 is a block diagram showing a measuring device from the
The analog information measured by the sensor for measuring the wind speed (not shown) at the lower end of the
以上、実施形態の模型作製機能付き風洞実験装置によれば、トラバース装置4の昇降ロッド4Zの下端に取り付けられた3次元プリンター5により、ターンテーブル3上に風洞実験模型11を作製した後、その風洞実験模型11に対する風洞実験を行うので、切削粉発生等の問題が無く、忠実な形状の風洞実験模型11を作製できて、精度の高い風洞実験を行うことができる。
As described above, according to the wind tunnel test apparatus with a model production function of the embodiment, after the wind
すなわち、3次元プリンター5を備えたトラバース装置4で風洞実験模型11を製作することにより、模型の運搬や風洞測定部への設置の労力を削減することができ、時間も短縮可能である。
That is, by manufacturing the wind tunnel
しかも、3次元プリンター5はCAD図面を基に忠実に形状を再現することができることから、風洞実験模型11の製作における特殊技術や熟練度が必要とされず、だれでも容易に目的とする形状の模型を作製できる。
Moreover, since the three-dimensional printer 5 can faithfully reproduce the shape based on the CAD drawing, no special technology or skill in the manufacture of the wind tunnel
さらに、3次元プリンター5では、平面・曲面をCADデータに従って忠実に再現することができ、空気の出入等の状況、建物形状が流れに及ぼす影響が実際に近づき、風洞実験精度が向上する。 Furthermore, in the three-dimensional printer 5, flat and curved surfaces can be faithfully reproduced according to CAD data, and the influence of the conditions such as air entering and leaving and the building shape on the flow approaches the actual flow, and the wind tunnel test accuracy is improved.
そして、風洞実験では、建物表面の風圧力を建物模型表面に設けた風圧測定孔11hから模型内部の風圧伝達用チューブ12を介して圧力センサー13に伝えることで計測している。
その場合、CAD図面において、圧力測定孔11h、風圧伝達用チューブ12まで表現しておけば、容易に風圧測定用実験模型が作製できる。
In the wind tunnel test, the wind pressure on the surface of the building is measured by transmitting it from the wind
In that case, if the
また、3次元プリンター機能を有するトラバース装置4はCAD図面と連携しており、トラバース装置4に測定用センサーを取り付けた場合にはCAD図面で指定した部分での計測が可能となる。 Further, the traverse device 4 having a three-dimensional printer function cooperates with the CAD drawing, and when the measurement sensor is attached to the traverse device 4, measurement can be performed in a portion designated by the CAD drawing.
(変形例)
以上の実施形態の他、模型の形状など、具体的な細部構造等について適宜に変更可能であることは勿論である。
(Modification)
Other than the above embodiments, it is needless to say that specific detailed structures and the like such as the shape of a model can be appropriately changed.
1 風洞
2 ブロック
3 ターンテーブル
4 トラバース装置
4X 第1スライダ
4Y 第2スライダ
4Z 昇降ロッド
5 3次元プリンター
11 模型
11h 風圧測定孔
12 風圧伝達用チューブ
Claims (5)
前記風洞内に配置され、模型が載せられるテーブルと、
前記風洞内に配置され、前後、左右及び上下方向に移動可能で、前記テーブル上の任意位置に測定用センサーを移動可能なトラバース装置と、
前記トラバース装置に着脱可能に取り付けられ、コンピュータ上で作った3次元データを設計図として、断面形状を積層していくことにより前記テーブル上に前記模型として市街地の各種建築物を含む3次元の風洞実験模型を作製可能な3次元プリンターと、を備えることを特徴とする模型作製機能付き風洞実験装置。 With the wind tunnel,
A table disposed in the wind tunnel on which a model is placed;
A traverse device disposed in the wind tunnel, movable in forward and backward, left and right and up and down directions, and capable of moving a measurement sensor to an arbitrary position on the table;
A three-dimensional wind tunnel including various buildings in a city area as the model on the table by laminating three-dimensional data which is detachably attached to the traverse device and created on a computer as a design drawing and laminating sectional shapes And a three-dimensional printer capable of preparing an experimental model .
前記トラバース装置に着脱可能に取り付けられコンピュータ上で作った3次元データを設計図として、断面形状を積層していく前記3次元プリンターにより、前記テーブル上に模型を作製した後、前記トラバース装置から前記3次元プリンターを取り外した上でその模型に対する風洞実験を行うことを特徴とする風洞実験方法。 A wind tunnel test apparatus with a model preparation function according to any one of claims 1 to 3,
A model is produced on the table by the three-dimensional printer, which is detachably attached to the traverse device and three-dimensional data created on the computer as a design drawing, is made removable from the traverse device from the traverse device. A wind tunnel test method characterized in that a wind tunnel test is performed on the model after removing the three-dimensional printer .
前記風圧測定孔から前記風圧伝達用チューブ内を通して伝達される風圧を測定することを特徴とする請求項4に記載の風洞実験方法。 A wind pressure measurement hole is formed on the surface of the model by the three-dimensional printer, and a wind pressure transmission tube disposed in the model is connected to the wind pressure measurement hole.
The wind tunnel test method according to claim 4, wherein the wind pressure transmitted from the wind pressure measurement hole through the wind pressure transmission tube is measured.
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