| 研究概要 |
本研究では洋上で大規模に海洋深層水を取水する施設を想定し,そこで用いられる海洋深層水取水管の挙動を精度良く推定することを目的としており,水槽実験,理論解析,数値シミュレーション等を行うことにより,取水管の渦励振動現象の発生条件判定方法を検討するとともに,取水管エレメントに働く流体力を精度良く推定するための数値モデルを開発し,管内流の影響も含めた取水管の挙動について考察した.
フレキシブルパイプ模型を用いた静水中の強制を行った結果,非対称な渦放出に伴い強制外力方向に対して垂直に運動する現象が現れる環境条件が実験データベースより判定可能であること,パイプ下端の軌跡が8の字を描くときに振動振幅が大きくなることなどを明らかにした.
剛体円柱を用いた水槽実験の結果を基に,取水管の各エレメントから放出される渦の位置を,そのエレメントの揺れ止まりからの移動距離の関数として表し,瞬時瞬時の流体力を推定することのできる双子渦モデルを開発した.また,このモデルを用いて取水管全体の挙動を推定した結果,Kc=8以下で精度良く挙動推定ができることを明らかにするとともに,このモデルが非制限的な運動にも対応できることを確かめた.
海洋深層水取水管の挙動解析を行う場合に重要となる管内流の影響について,理論的,実験的に調べた結果,管内流の影響は,内部流体の運動量の変化,管内摩擦,内部圧力の減少,取水口における反力の4つの硬化によって表されることを明らかにした.また,その内取水口における反力の影響が最も大きいことを確かめた.
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