1998 Fiscal Year Annual Research Report
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09650178
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| Research Institution | SAITAMA UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
川橋 正昭 埼玉大学, 工学部, 教授 (70008853)
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| Keywords | 管内定在波 / 有限振幅波動 / 音響圧縮機 |
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| Research Abstract |
はじめに、数値解析結果について述べる。正弦波状に振動するピストンによって駆動された音響圧縮機用断面縮小閉管内気柱の有限振幅波動について、前年度、安定な周期解を得ることの出来るスキームとして確立した、時間2次、空間4次精度の陽的マコーマック法に基づく数値解析法を適用し、断面積縮小比1〜100の範囲で詳細な解析を行った。特に今年度は、壁摩擦項を考慮すると共に、あらたに音響圧縮機実動作を考慮した吐出・吸入部におけるバルブ作動条件に基づく境界条件を設定し、実動作に近い条件の下で解析を行った。なお、壁摩擦項については、瞬時流速に基づくものと、非定常性に基づくものを考慮した。解析結果より、以下のことが明らかになった。断面縮小比の減少と共に管閉端部圧縮比が増加するが、断面縮小比16以下では、衝撃波の発生がみられ、圧縮比増加割合に限界が現れる。断面縮小比が大きくなるとショックレスの共振状態が得られ、閉端部圧縮比も増加するが、50以上では断面縮小比の効果は顕著でなくなる。吐出・吸入バルブの実際の動きに基づく境界条件を導入した解析結果においては、波動現象の不安定性がみられ、更なる境界条件の改良が必要であることが明らかになった。
つぎに、実験的検証結果について述べる。初年度制作した、最も断面縮小効果が顕著に現れると予想される指数関数状断面縮小の軸対称音響管(断面縮小比100)と、断面一定音響管を用い、電磁駆動加振機でピストンを駆動して管内気柱を共振点近傍で励振し、管内波動状態を実測した。本年度は、駆動ピストンを新たに制作するとともに、系全体の剛性を高めて、測定精度の向上を図った。さらに、高精度変位計の導入により、ピストン変位計測の精度を1桁向上させた。得られた実測結果では、断面積一定の管内圧力変動における実測値と数値解析結果は、極めて良い一致を示したが、断面縮小管については、実測値と数値解析結果との一致が得られず、断面縮小比が大きいときの本解析法の問題点が明らかになった。
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[Publications] M.Kawahashi,K.Kondo and H.Hirahara: "Large Amplitude Oscillation of Air Column in a Closed Duct with Varving Cross-Sectional Area" Proceedings of 4th KSME/JSME Fluid Engineering Conference. 405-408 (1998)
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[Publications] M.Kawahashi,K.Nishino and H.Hirahara: "Visualization and Measurement of Thermal Convection Flow in a Closed Duct Combined with Acoustic Standing Wave" Proceedings of 4th KSME/JSME Fluid Engineering Conference. 501-504 (1998)
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[Publications] 川橋正昭: "振動流の流体力学的基礎" 伝熱研究. 5・3. 23-30 (1997)
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[Publications] 近藤孝、川橋正昭、平原裕行: "断面縮小管内気柱の共振現象" 可視化情報. 17・Suppl,2. 35-38 (1997)
