2020 Fiscal Year Annual Research Report
Research on Behavior Prediction of Cylindrical Line Structure with Rotation in Flow
| Project/Area Number |
18H01634
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
林 昌奎 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (70272515)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 回転円柱 / 流速力 / 流速分布 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
海洋科学掘削や海底資源開発の初期段階掘削作業において、ライザーを用いないライザーレス掘削が用いられる。海洋におけるライザーレス掘削では、海上の作業船と海底の掘削ビットをつなぐドリルパイプが海水と直に接することになり、ドリルパイプには海水の流れに起因する振動(渦励振)の発生に加えて、回転に起因する流体力及び振動特性の変化が生ずる。本研究では流れ中において回転する円柱に働く流体力の特性、並びに流れ中において回転する円筒型線状構造物の運動特性を明らかにした。
円筒構造物の剛体模型を用いた水槽実験から、流れと回転が円筒構造物に働く流体力に与える影響に関して、以下の知見が得られた。（１）抗力は、流速に対する回転速度の比である回転比α=1.2付近までは減少し、その後上昇に転じる。揚力はα=3付近まで値が大きく上昇する。そして、抗力、揚力と共に、α=3付近から値の上昇が弱まる。（２）自由表面による影響はほとんど見られず、円柱端部下に流れが発生することで回転円柱に働く揚力が減少する。揚力の減少率は円柱のアスペクト比が大きくなると小さくなる。（３）円柱端部にエンドプレートを取り付けることで回転による流体へ与える影響範囲が広がり、流体力が上昇する。
次に回転円柱周りの流速計測から以下の知見が得られた。（１）回転方向の流速は円柱表面速度で無次元化できる。半径方向に対して対数的に減少し、円柱表面からの距離を円柱半径で無次元化することができる。（２）流れが加わる場合に関しては、円柱表面速度と流れの流速との相対速度で無次元化することで静止流体中での考え方が適応できる。
|
| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
|
Research Products
(6 results)
