間隙旋回流れによる回転弾性ディスク不安定振動の安定化制御に関する研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09750273
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 渡辺 昌宏 東京理科大学, 工学部・機械工学科, 助手 (40256673)
• Keywords: 間隙旋回流れ / 回転ディスク / 流体関連振動 / 不安定振動 / 安定化制御 / PD制御 / 波動モード / モーダル減衰化

Research Abstract

本研究は、回転弾性ディスクとケーシング容器内流体の旋回流れとが達成して発声する不安定振動に関して、薄板のKirchhoff-Loveの理論に基づいた回転弾性ディスクの基礎方程式と、Navire-Stokes方程式を隙間流れ近似した旋回流れの基礎方程式とが連成した偏微分方程式群を導出した。そし、ディスク平衡位置周りでディスクが微小振動変位で振動していると仮定して線形化を行い、ガラーキン法と動的安定判別法を用いて平衡位置周りの各回転数における回転弾性ディスクの安定解析を行った。さらに、本研究は、構築した上記の物理モデルを基にディスクに発生する不安定振動の状態量(弾性ディスク表面の振動変位、速度)に対し、ディスク表面の1点もしくは多点に力をフィードバックする制御系の物理モデルを構築した。そして、構築した制御系の物理モデルに基づいた系の振動制御特性を数値計算を行い明らかにした。また、安定化制御を行わない場合と行った場合の安定性解析を行い、不安定振動が発声する臨界回転数がどの程度上昇して系が安定化するかを検討した。さらに、フィードバックゲインを変化させた場合の安定性解析を行い本不安定振動の安定化に最も有効なフィードバックゲインを数値解析により求め、不安定振動の安定化制御の特性を数値計算により明らかにした。

Research Products

• [Publications] M.Watanabe, M.Yoshida, and F.Hara: "Active Suppression of Unstable Vibrations of a Rotating Flexible Disk in a Confined Fluid" Proc.of Asia-Pacific Vibration Conf.'97. Vol.II. 772-777 (1997)
• [Publications] 吉田雅巳、渡辺昌宏、原文雄: "間隙旋回流れによる回転弾性ディスク不安定振動の安定化制御" 日本機械学会第74期通常総会講演論文集. Vol.I. 438-439 (1997)