ピッチング励振を受ける直方体容器内液面の3次元揺動

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09750253
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 高原 弘樹 東京工業大学, 工学部, 助教授 (90226910)
• Keywords: 非線形液面揺動 / 三次元揺動 / 直方体容器

Research Abstract

底面が整数の縦横比を有する直方体容器内のスロッシングでは,励振方向と直交する方向にも液面揺動が現れ,三次元の液面揺動が生じることが実験により指摘されており,従来行われている直方体容器内の揺動を二次元問題として取扱う解析では,不十分な場合がある.この三次元揺動が発生した場合には,励振方向と異なる方向にも大きな液面揺動や動圧の変化が生じる.このため,タンカーの安定性や貯槽の耐震性をより向上させるためには三次元液面揺動のメカニズムを解明する必要があると考えられる.
そこで本研究では,この三次元液面揺動が生じるメカニズムに着目して,解析および実験を行い以下の結果を得た.
1.剛体直方体容器がピッチング励振および水平・垂直励振を同時に受ける場合について,非線形性を考慮する有限振幅理論に基づく解析を行い,液面揺動を支配する運動方程式を導出した.
2.導出した運動方程式より,水平2方向の液面揺動モード間の非線形連成メカニズム明らかにし,この連成特性から,一方向のみの二次元的な揺動が二方向を含む三次元的な揺動に遷移する現象を説明できる事を指摘した.
3.実際に数値計算と模型容器を用いた実験により,この三次元揺動への遷移現象を確認し,本研究で指摘した三次元揺動へ遷移するメカニズムの有効性を示している.