流水中でインライン振動する片持ち梁型二重連結構造体の振動制振効果の解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12450094
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 金子 成彦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (70143378)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 斎藤 登 (株)東芝, 電力産業システム技術開発センター, 室長(研究職) ; 渡邉 辰郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (70011179)
• Keywords: 流体関連振動 / 渦励振 / 非対称渦 / インライン振動 / カルマン渦 / 対称渦 / 連結構造

Research Abstract

本研究は、高速増殖炉「もんじゅ」のナトリウム漏洩事故で発生した、温度計ウェルの流れ方向振動に起因する温度計さや管の自励振動に関係するものである。動燃事業団(現:核燃料サイクル事業団)から提出された報告書によると、特定の一本の温度計ウェルが損傷した理由は、損傷した温度計ウェル内の熱電対が曲がって挿入されたため熱電対鞘管の内壁に接触し、温度計ウェルは1自由度系として振る舞い、大きな振動が発生し疲労破壊に至ったとのことである。この事実は、損傷を受けなかった他の温度計ウェルでは、熱電対が熱電対鞘管の内壁に常時接触してはいないので、振動することが可能で、熱電対は副振動系の役目を果たし、ダイナミックダンパを構成し、熱電対鞘管の振動を抑制したため破損しなかったことを示唆している。このように対称渦によって発生する流体振動現象は、複雑で、完全には解明できていない現象である。
今年度は、重力落下式水槽を用いて加振円柱に作用する対象渦の放出による変動流体力の詳細な測定を行い、その結果を、定常流体力、加振変位に比例する変動流体力、加振変位と90度位相のずれた変動流体力に分けて、換算流速(無次元流速)と加振振幅の非線形関数で表現したデータベースを構築した。その結果を元に、振幅がある一定の大きさになった時に始めて発振が起こる硬発振の振動系であることが判明した。これまでのデータのない、微小振幅の条件下での流体力の測定に初めて成功し、流れ方向の抗力は、対称渦が発生しているときには、その大きさが約二分の一に減少するという事実が判明した。

Research Products

• [Publications] 西原 崇, 金子成彦, 安川亮一, 渡邉辰郎: "円柱構造物の抗力方向流力振動に関する研究(第1報)"日本機械学会論文集、C編. Vol.68,No.673. 2605-2613 (2002)
• [Publications] 西原 崇, 金子成彦, 安川亮一, 渡邉辰郎: "円柱構造物の抗力方向流力振動に関する研究(第2報)"日本機械学会論文集、C編. Vol.68,No.674. 2880-2888 (2002)