2016 Fiscal Year Annual Research Report
Origin of volcanic tremor: A new hypothesis of flow-induced vibration
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26610138
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
桜庭 中 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (50345261)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 火山性地震 / 火山性微動 / 低周波微動 / 流れ誘起振動 / 自励振動 / 境界要素法 / 流体実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
無限弾性体中の流路を粘性流体が流れるときに起こる自励振動の線形安定解析の結果を総括し、現象の物理メカニズムを考察した。平板流路モデルについては、もっとも不安定化しやすい反対称モードの解析解を長波長領域で導いた。流路内の流体の速度分布が放物線型に一致すると不安定が阻害されることの理由も、その解析解をもちいて説明した。いっぽう対称変形モードの場合、流路に沿って伝搬するクラック波はあるカットオフ波長以上で減衰解になるが、対称モードの流れ誘起振動は、この減衰解が不安定化したものであることがわかった。さらに最終年度は、流路に接する有限の厚さの層の弾性波速度が、その外側よりも遅い場合の解析もおこなった。低速度層に起因する固有振動モードが存在するため、共振が起こりうる。線形解析の結果、たしかにこの共振周期でより不安定化する傾向は見られたが、大きな線形成長率は確認されなかった。よって火山性微動への応用という観点からは、低速度層の存在は二次的な影響を与えるにすぎないと結論した。流路が楕円断面をもつモデルの解析も境界積分法をもちいておこなった。とくに流路方向と長軸方向の両方に反対称変形するねじれ屈曲モードの解析をおこない、ねじれの固有周期と共振する解の成長率が異常に大きくなることを見出したが、平板モデルの低速度層の共振と同じく、系全体の不安定には二次的な重要度をもつにすぎないと結論した。
最後に本研究を通して、ダイク等を流れるマグマが火山性微動を引き起こすという仮説は、線形安定解析はある程度ポジティブな結論を導くが、室内実験はまだそれを検証するに至らない。後者の理由は、単純な放物線状の流速分布では屈曲変形モードが不安定化しないことと関係しているか、あるいは実験でもちいたゲルや流体媒質の選択が、自励振動を起こすのに物性上適切でなかったのかもしれない。
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