2019 Fiscal Year Annual Research Report
Improvement of prediction method of acoustic resonance in boiler tube banks using feedback model of vortex intensity
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17K06232
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| Research Institution | Oita University |
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Principal Investigator |
濱川 洋充 大分大学, 理工学部, 教授 (30243893)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 流体関連振動・騒音 / 流体工学 / 渦 / 管群 / 音響 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
発電所の大容量ボイラなどの熱交換器の管群において度々発生する気柱共鳴現象は，未だ設計段階での発生予測が困難である．本年度は，管群からの渦放出と気柱共鳴現象の関係を実験的に調査し，発生予測法の精度向上について検討した．その結果，以下の結論を得た．
（1）格子配列管群の抗力方向の管ピッチ比を変化させて，気柱共鳴現象の発生特性と渦放出について実験的に調査した．管群の抗力方向の管ピッチ比が大きいほど，揚力方向の低次モードの気柱共鳴現象が低流速から発生した．管群配列のピッチ比が小さいほど，揚力方向の低次モードの気柱共鳴現象が発生し難くなり，流速が増加してからより高次モードの気柱共鳴現象が発生した．管群配列のピッチ比が1.8以下では管間の隙間が小さく，交互渦の周期性が低下し，抗力方向モードの気柱共鳴現象が発生しやすくなった．予測式の改良を行い，予測精度向上について検討した．
（2）気柱共鳴現象の発生に及ぼす音響減衰比の影響について実験的に調査した．音響減衰比が比較的大きいとき，渦放出周波数と共鳴周波数が一致すると気柱共鳴現象が発生するが，音響減衰比が小さくなると，引き込み現象が発生し，渦放出周波数と音響共鳴周波数とが一致する前から気柱共鳴現象が発生した．気柱共鳴現象発生時には，管群から放出される渦は管軸方向に位相が揃っており，渦度が増大した．予測式の改良を行い，予測精度向上について検討した．
（3）背後空気層を有する管列の吸音特性に及ぼす気流の影響を実験的に調査した．多孔板と同様に流量が増加するにつれて吸音率が増大した．スピーカーで純音を入射すると，孔出口付近では入射周波数で流速が周期的に変化した．吸音率が増大する場合としない場合について，流れ場の様子を比較し，音響減衰が増加する原因について検討した．予測式の精度向上について検討した．
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