風洞実験における周波数の影響

風洞実験についての課題を行なっています。
実験設備の説明に、290Hzで360秒間測定したと記述があります。

測定項目は速度、風洞内の対象物上に複数取り付けられたセンサーで圧力（それと、圧力を補正するための温度）なのですが、
振動数290Hzはどのように取り扱えば良いか分からないので教えていただきたいです。

スケールの問題から、流速を元にレイノルズ数を考えたりする必要性は分かりますが、Hzはどう扱えば良いのでしょうか？

宜しくお願い致します。

No.2 ベストアンサー 回答者： joshua01 回答日時： 2019/11/28 19:55

こんにちは。

ちょっと悩ましいですね。
　なかなか正確なところはわからないのですが、たぶん、センサー（測定器）の「サンプリング周波数」ではないかと思います。

　これは、1つの測定点で、1秒に何回計測をしたか・・というもので、被検体の各部に置かれた圧力や温度等を1秒間に290回測定し、360秒測定したので、１測定点当たり合計10万4400個のデータを得た・・・というものかと。

　自分でまともな風洞実験をしたことはないですが、一般論からは、このような実験では何秒間測定したか（１測定点当たり合計何個のデータを得たか）については、極端に少ない場合を除けば通常は大きな意味はないかと思いますが、サンプリング周波数については比較的重要な意味を持つ場合があります。

例えば、風きり音※。

　もし、1秒に290回の測定をしたならば、データは1秒に290個得られてその頻度での変動が記録できますが、「サンプリング定理」と呼ばれるあるルールから、「振動」として記録できるのはその半分の数字に当たる145Hzまでとされています。
　すなわち、この車が風を切って「パタパタ」とか「ブーン」という風きり音が出るかどうかは記録から読み取れますが、「ピュー」とか、「シャー」とかいう風きり音が出るかどうかは読み取れない・・・ことになり、このような風きり音まで確認したいなら、もっと高速のサンプリングをする必要があります。

さてさて、いかがでしょうか。
お役に立てば幸いです。

※　流体の乱れが周期的な「振動」になるときの多くは「カルマン渦」が影響することはご存じかと思います。このほか、航空機において墜落にもつながる「フラッター」などもこれがもとになる重要な振動現象ですね。

この回答へのお礼

ご説明いただいた内容なら納得がいきます。
アドバイスありがとうございました。

お礼日時：2019/11/28 21:41

No.1 回答者： yhr2 回答日時： 2019/11/27 11:37

そもそも、その「290 Hz」が何の振動数なのかによります。

それに応じて、その「290 Hzでの実験」とあなたが行う実験との関係、両者の測定対象物の「固有振動数」や振動モードなどの関係を考慮して決める必要があります。

一律に機械的に扱える話ではないと思います。

この回答へのお礼

コメントありがとうございます。
対象物は車です。といっても、簡易化されていてホイールの回転などはない静止物体です。
実験は大きく２つに分かれており、前半が「空力負荷の測定」でそこに周波数の記載があります。ただ、課題の本文には
空力負荷 F は290Hzで360秒間測定した。測定された力は以下の式で補正される。
Cfi = F/(0.5 * ρ * S * V)。ただし、Vはブロッケージ効果を考慮して補正済みの値である。
（ρは空気の密度、Sは投影面積）
と記載があるのみです。

こういった実験の場合、通常何の周波数で、何に影響するのか、予測がつくようでしたら教えてください。

お礼日時：2019/11/27 13:56