| 研究課題/領域番号 |
07650289
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
機械力学・制御
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
陣内 靖介 九州工業大学, 工学部, 教授 (10039092)
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| 研究分担者 |
井上 昌信 九州工業大学, 工学部, 助手 (70253549)
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| 研究期間 (年度) |
1995 – 1996
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| 研究課題ステータス |
完了 (1996年度)
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| 配分額 *注記 |
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
1996年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
1995年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
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| キーワード | 流体関連振動 / 自励振動 / 非同期ふれまわり / 回転軸 / 遠心分離機 / 自励ふれまわり / Cenrifuge |
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| 研究概要 |
ウラン濃縮用や生物化学用遠心分離機のように液体で部分的または完全に満たされた円柱空洞をオーバーハング軸に取り付けた場合の動的安定性と自励振動防止対策について調べた。このような液体を内蔵した中空回転軸は回転数が軸の固有振動数と液体波動の固有振動数との和にほぼ等しくなる回転数域で不安定となり、激しい自励振動を引起こす危険性がある。
オーバーハング軸ではパラレルモードとコニカルモードが連成した振れ回りをするから、2次元波動と3次元波動のいずれによっても不安定化される。しかもオーバーハング軸はジャイロ効果のために剛体ロータでも4ケの固有振動数を持つから、ロータと液体波動の各次数の組合わせによる不安定領域が多数存在する危険性がある。
本研究はこの現象の基本特性に的を絞り、主に不安定性に対するジャイロモーメントの影響について調べた。理論解析ではロータの微小ふれまわりを仮定し、それによって励起されるロータ内の液体波動を微小な線形3次元流れとして求め、空洞壁での液体圧力を積分してロータに作用する液体力および偶力を計算した。これらの液体力や偶力をロータの運動方程式に代入して、系全体の振動数方程式を求め、系の安定性はこの振動数方程式が共役な複素根を持つか否かで判別した。
その結果、液体波動によって不安定化されるのは前進歳差のふれまわりだけであって、後進歳差は常に安定であること、特に2次の前進歳差の固有振動数は高回転数域で回転数に比例的に増加するため、ローターの慣性モーメント比によっては高回転域で不安定域が非常に広くなる危険性があること、液体による自励ふれまわり防止のためにはロータ形状をずんぐりしたものにし、空洞内を適宜仕切るなどして、ロータや液体波動の固有振動数をロータ回転数以下に下げないことが効果的であることなどを明らかにした。理論計算の結果は実験によって験証した。
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