1999 Fiscal Year Annual Research Report
配管内気液ニ相流中における円柱状構造物の流力振動予測と設計評価ガイドラインの開発
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11555054
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
岡島 厚 金沢大学, 工学部, 教授 (80013689)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 恵一 金沢工業大学, 工学部, 教授 (50113030)
亀本 喬司 横浜国立大学, 工学部, 教授 (30018022)
岡野 行光 (株)原子力安全システム研究所, 技術システム研究所, 副所長
木村 繁男 金沢大学, 工学部, 教授 (70272953)
上野 久儀 金沢大学, 工学部, 教授 (80019752)
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| Keywords | 流体関連振動 / 円柱 / 渦励振 / 流れ方向振動 / 気液ニ相流 / 減衰質量比 / テーパ比 / 数値シミュレーション |
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| Research Abstract |
本研究は「配管内円柱状構造物の流力振動評価指針」のガイドラインをさらに発展させ、正確度の高い、複雑な流れにも適応する気液ニ相流中における円柱状構造物の流力振動予測と設計評価ガイドラインの開発を行う。本年度は、実際のプラントン配管に近い、作動流体として水を用いた回流式ウォータ・トンネル試験装置を製作して自由振動実験において極めて重要なパラメータである換算質量減衰係数(スクルートン数Cn)に注目して円柱構造物の詳細な流れ方向振動実験を系統的に行った。まず、試験装置の測定部における流れの一様性、乱れ強さ分布などを調べて装置の十分な性能を検証した。そして測定部に両端弾性支持された供試円柱模型及び片持ち弾性支持された供試円柱を用いて流れ方向振動実験を行い、次の結果を得た。(1)両端弾性支持円柱模型によるCnをパラメータとする水槽振動実験を初めて成功させ、1.4<Vr<2.3で第一励振域を観測し、2.5<Vr<3.1で第二励振を観測した。(2)第一励振域で後流渦のストローハル数が0.18と若干変化し、第二励振域では後流渦の渦放出周波数が円柱模型の固有振動数の半分の振動数に一致するロックイン現象の発生を確認した。(3)流速を増加又は減少させた場合、流れ方向振動の発振流速と振動振幅は若干の差異があり、流れ方向の流力振動のヒステリシス現象を確認した。(4)片持ち弾性支持円柱と両端弾性支持円柱の振動特性には大きな相違が見られ、片持ち円柱の場合、第一励振域の振動応答のみを観測した。(5)Cnを系統的に変えた水槽自由振動実験から円柱振動振幅が直径0.5%以下となるCn値を特定し、円柱状構造物の流力振動評価ガイドラインの貴重な基礎データを得た。
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[Publications] Atsushi OKAJIMA: "In-Line Oscillation of a Structure with a Circular or Rectangular Section"Proceedings of the 3rd Joint ASME/JSME Fluids Engineering Conference. FEDSM99-7173. (1999)
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[Publications] 岡島厚: "円柱および矩形柱の流れ方向流力振動特性"日本機械学会論文集B編. 65巻・635号. 2196-2203 (1999)
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[Publications] 岡島厚: "矩形柱の流れ方向流力振動特性"日本機械学会1999年度年次大会講演論文集. No.99-1. 473-478 (1999)
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[Publications] 中村晶: "構造減衰のある円柱の流力振動の数値シミュレーション"日本機械学会流体工学部門講演会講演論文集. No.99-19. 321-322 (1999)
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[Publications] Atsushi OKAJIMA: "Flow Visualization of In-line Oscillation of a Cylinder with a Circular or Rectangular Section"Proceedings of the 6th Triennial Int.Sympo.on FLUCOME. (2000)
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[Publications] 岡島厚: "円柱構造物の流力振動(回流水槽による2次元模型実験結果)"日本機械学会2000年度年次大会講演論文集. (2000)
