| 研究概要 |
底面が整数の縦横比を有する直方体容器内のスロッシングでは,励振方向と直交する方向にも液面揺動が現れ,三次元の液面揺動が生じることが実験により指摘されており,従来行われている直方体容器内の揺動を二次元問題として取扱う解析では,不十分な場合がある.この三次元揺動が発生した場合には,励振方向と異なる方向にも大きな液面揺動や動圧の変化が生じる.このため,タンカーの安全性や貯槽の耐震性をより向上させるためには三次元液面揺動のメカニズムを解明する必要があると考えられる.
そこで本研究では,前年度に引き続き,この三次元液面揺動が生じるメカニズムに着目して,解析および実験を行い以下の結果を得た.
1. 前年度の研究で導出した液面揺動の運動方程式を用いて,2次元,および,3次元揺動の周波数応答を直接計算する手法を導いた.
2. 上記1.の手法に基づき,2次元,および,3次元揺動の周波数応答曲線を求め,2次元揺動では,液深により硬性ばね特性から軟性ばね特性に非線形性が変化することを確認するとともに,3次元揺動の発生する領域(液深および直方体容器の底面の縦横比と励振振動数の関係など)を求め,その領域は線形固有振動数近傍に限られることを示した.
3. 上記2.で求めた条件に基づき,模型容器を作成して,実際に正弦波加振実験を行い,2次元および3次元揺動の周波数応答曲線を測定するとともに,発生する3次元揺動の形状について観察した.
4. 理論解析の結果との実験結果を比較・検討し,両者は一致することを示し,解析法の有効性を検証するとともに,直方体容器内の3次元液面揺動が発生するメカニズムや条件等を整理した.
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