2015 Fiscal Year Research-status Report
くい違い２円柱の流力振動および作用する流体力特性に関する数値的研究
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15K06623
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
近藤 典夫 日本大学, 理工学部, 教授 (90178418)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | くい違い配置２円柱 / くい違い角度10度 / 間隔比S/D=2, 3 / ３次元数値解析 / 低スクルートン数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
静止した直列２円柱に作用する抗力係数は、間隔比S/D=4（S:２円柱間の間隔、D:円柱直系）付近で急激に変化することが多くの研究から報告されている。この結果から、本年度はくい違い配置２円柱が、間隔比S/Dを臨界間隔比S/D=4より小さいS/D=2と3の2ケースに固定し、くい違い角度θ=10°に対する２円柱のVIV挙動を解析した。２円柱は一様流れの中に設置された状態を想定し、イン・ラインとクロス・フローの２方向にダンパーとバネで支持された剛体モデルとしている。この結果、上流側円柱では層流の中にあるが、下流側円柱は上流側円柱から剥離した渦列の中にあり、いわゆる非定常流れの中に置かれた状態になる。２円柱の運動は、１質点２自由度系である。計算パラメータは、質量比χ=10で与え、スクルートン数Sc=1.0、レイノルズ数Re=20,000で与えた。このスクルートン数では、イン・ラインとクロス・フローの２方向に大きく振動することが知られている。
数値計算では、くい違い２円柱まわりの流れ、２円柱の作用する圧力係数、２円柱のイン・ライン方向とクロス・フロー方向の振動振幅を捉える事が出来た。これらの結果は、直列配置の結果と比較すると、僅か10°のくい違い角度にも拘らず、下流円柱でのそれぞれの結果に大きな相違点がみられた。したがって、主流の流れ方向の角度が僅かに変化するだけでも、流力振動に大きな変化がみられることが確認できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
２円柱の間隔を狭く設定し、くい違い角度は直列配置から僅かに傾いた状態を想定した配置に設定し、直列配置における結果との相違点を見出すことを目標に行ってきた。しかし平成27年度では、計算機による計算時間が想定していた以上にかかり、くい違い角度が10°のケースで終わってしまった。
平成28年度ではくい違い角度20°においても計算し、くい違い角度の変化による流力振動性状を捉える事にする。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度では、前年度に計算が終わらなかったケースのくい違い角度20°に対して研究を進めること、およびくい違い角度が45°に対しての２円柱の流力振動を実施する予定である。これらの研究により、くい違い角度が小さい範囲から比較的大きな角度までの２円柱の流力振動性状を把握することができるので、様々な海域を想定した海洋構造物の設計に有効なデータを与える事が出来る。
２円柱は前年度と同様に、ダンパーとバネで支持されたモデルとし低スクルートン数、高レイノルズ数のパラメータを考慮する。
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| Causes of Carryover |
本研究ではコンピュータの使用と計算用と画像処理用アプリケーションが必要である。本年度では、多くのケーススタディを予定しており、その結果、膨大な計算および大規模計算になるために、その費用に充てる。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本年度の経費と合わせて、コンピュータ購入及びアプリケーションソフトの購入を計画している。
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