2015 Fiscal Year Research-status Report
排熱回収用ボイラにおける気柱共鳴現象の新しい高精度発生予測法の構築
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26420178
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| Research Institution | Oita University |
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Principal Investigator |
濱川 洋充 大分大学, 工学部, 教授 (30243893)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 流体関連振動・騒音 / 音響共鳴現象 / 渦 / 管群 / フィン / 音響 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
発電所の排熱回収用ボイラなどの熱交換器では，試運転時に気柱共鳴現象が発生し，振動と騒音が問題になることがある．本研究は，本現象の発生に及ぼすフィンの効果を解明し，正確な発生予測設計法を構築することを目的とする．本年度は，Chenの共鳴発生予測パラメータの検討，フィンの隙間流を模擬した微小孔を通過する噴流の吸音特性の実験的解明と理論的予測，気柱共鳴発生時の渦と音響場の相互作用の特性解明を行った．その結果，以下の結論を得た．
（1）実機ボイラの相似模型を用いて，管抗力方向の管ピッチ比が1.44から4.0の格子配列管群における気柱共鳴現象の発生特性を実験的に調査し，Chenの共鳴発生予測パラメータの再検討を行った．その結果，揚力方向モードの共鳴現象は基準値が2000以上で発生しており，Chenのパラメータで精度良く予測できることが分かった．また，抗力方向モードの共鳴は基準値が600以上で発生しており，基準値600を用いれば， 抗力方向モードの共鳴の発生予測が可能であることが分かった．
（2）渦と共鳴音場の相互作用を後流振動子モデルを用いて定式化し，渦と共鳴音場の相互作用のフィードバック形式の検討を行った．共鳴再現実験により諸物理量の位相関係を調査し，フィードバック系の基礎理論に基づき推定値を比較検討したところ，渦系は音響粒子の加速度により励振されていることが分かった．
（3）多孔板を通過する微小噴流の吸音特性を実験的に調査した結果，流量が増加するにつれて吸音率が増加し，100L/minのときに650Hz付近で吸音率が最大の0.99となることが分かった．流量が増加するにつれて，ピーク周波数よりも高周波数側で吸音率が増加した．また，孔数および開口率が増加するにつれて吸音率が増加した．開口率が等しい場合，孔径が変化しても吸音率はあまり変化しなかった．
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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
本年度は，本現象の発生に及ぼすフィンの効果を解明し，発生予測設計法に組み込むために，（1）Chenの共鳴発生予測パラメータの再検討，（2）フィンの隙間流を模擬した微小孔を通過する噴流の吸音特性の実験的解明と理論的予測，（3）気柱共鳴発生時の渦と音響場との相互作用の特性解明を行った．さらに，予測法への組込み方法についての検討を行い，実験結果にて検証を試みた．ほぼ当初の計画のとおりに研究が進展していることから，「おおむね順調に進展している」の評価とした．
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| Strategy for Future Research Activity |
研究がおおむね順調に進展していることから，研究計画の変更はない．今年度は，これまでの結果を踏まえ，様々な管群配列の場合について，気柱共鳴現象の発生予測法の検証およびその見直しを行う．
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| Causes of Carryover |
一部の供試体および実験装置の加工と納品が次年度以降にずれこむため。
全体としては、研究は計画のとおり進捗している。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究は計画のとおり進捗している。
当初の計画のとおり、フィン供試体製作費、管群製作費、センサ材料として使用する。
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