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細長い弾性送水管路系の曲管部分に発生する面外振動(脈動流が存在する場合)

研究課題

研究課題/領域番号 17560213
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機械力学・制御
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

吉沢 正紹  慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (10095664)

研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2006年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2005年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
キーワード弾性送水管 / 管内脈動流 / 曲管部分 / 連結送水管モデル / 三次元計測 / 非定常流体力 / 強制振動 / 基本振動モード / 面外振動 / 非定常液体力 / 係数励振
研究概要

最初に,弾性送水管に作用する重力を考慮に入れて,管内脈動流に起因した曲管部分の面外振動を支配する方程式系,すなわち
・管の法線方向の力の釣り合い
・管の従法線方向(面外方向)の力の釣り合い
・管軸まわりのモーメントの釣り合い
・管軸が伸びない条件
を完成させた.従来,内部に流体が流れている曲管の有限変形を考慮に入れた非線形運動方程式は求められていなかった.
次に,これらを用いて,曲管の面内および面外の固有振動を理論的に明確にしたのち,管内脈動流による曲管部分の振動現象の理論解析を行った.このとき,支配方程式系から最終的に曲管の振動振幅の方程式を求めるためには,固有関数を曲管の中心軸に沿った曲線座標系のべき級数で求める必要があり,その際の膨大な解析計算は数式処理を援用して行った.
この結果,管内脈動流による曲管の空間運動は,静的平衡状態を含む面内では一次の固有振動成分が強制加振され,その面に直交する面内つまり面外振動が係数励振されることなどを明らかにした.そして,励振された面外振動は,曲げ振動とねじれ振動が線形連成している.また,面内振動と面外振動とは線形では連成せず,非線形項を介して連成している.
最後に,二台のCCDカメラによる測定とコンピュータによる画像解析を行うことにより,脈動流成分による曲管の振動現象の三次元計測を行い,理論的に予測された曲管の一次振動モードの共振状態における曲管の面内および面外振動を実験的に検証した.また,これに先立ち,曲管の面内および面外固有振動数を測定して,理論解析結果との比較検討を行った.これによって,直管部分の振動に比べその解明が著しく遅れ,とくに実験による定量的な研究がほとんどなかった,管内流に起因した曲管部分の振動,とくに面外も含む振動現象が定量的に明確になった.

報告書

(3件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2007 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (14件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] 管下端をばね支持された弾性送水管の管内脈動流による空間運動2007

    • 著者名/発表者名
      山下清隆
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(C編) 73巻728号

      ページ: 1037-1037

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] OUT-OF-PLANE VIBRATION OF CURVED PIPES DUE TO PULSATING FLOW2007

    • 著者名/発表者名
      谷口 章
    • 雑誌名

      EUROMECH 483 Geometrically Non-linear Vibrations of Structures 2007.7(未定)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] NON-PLANAR VIBRATION OF A PIPE DUE TO A PULSATING FLUID FLOW WITH A SPRING SUPPORTED END2007

    • 著者名/発表者名
      KIYOTAKA YAMASHITA
    • 雑誌名

      TRANSACTONS OF THE JAPAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS 1037

      ページ: 73-728

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] OUT-OF-PLANE VIBRATION OF CURVED PIPES DUE TO PULSATING FLOW2007

    • 著者名/発表者名
      AKIRA TANIGUCHI
    • 雑誌名

      PROCEEDING OF EUROMECH COLLOQUIUM 483

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 管下端をばね支持された弾性輸送管の管内脈動流による空間運動2007

    • 著者名/発表者名
      山下清隆, 吉沢正紹, 阿形淳, 網代惇治, 谷口章
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(C編) 73巻728号(未定)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] OUT-OF-PLANE VIBRATION OF CURVED PIPES DUE TO PULSATING FLOW2007

    • 著者名/発表者名
      谷口章, 田中慎太郎, 山下清隆, 吉沢正紹
    • 雑誌名

      EUROMECH 483 Geometrically Non-linear Vibrations of Structures 2007.7(未定)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] EXPERIMENTS ON THE PLANAR LATERAL VIBRATION OF A VERTICAL FLUID-CONVEYING PIPE WITH AN END MASS2006

    • 著者名/発表者名
      網代惇治
    • 雑誌名

      ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference PVP2006

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 弾性送水管の内部流に起因した横振動(研究展望)2006

    • 著者名/発表者名
      吉沢正紹
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(C編) 72巻722号

      ページ: 3071-3071

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] LATERAL VIBRATION OF A PIPE CONVEYING FLUID2006

    • 著者名/発表者名
      MASATSUGU YOSHIZAWA
    • 雑誌名

      TRANSACTONS OF THE JAPAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS 3071

      ページ: 72-722

    • NAID

      110004837592

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] EXPERIMENTS ON THE PLANAR LATERAL VIBRATION OF A VERTICAL FLUID-CONVEYING PIPE WITH AN END MASS2006

    • 著者名/発表者名
      網代惇治, 元木新, 山下清隆, 吉沢正紹
    • 雑誌名

      ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference PVP2006

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 弾性送水管の内部流に起因した横振動(研究展望)2006

    • 著者名/発表者名
      吉沢正紹, 山下清隆
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(C編) 72巻722号

      ページ: 3071-3071

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 管内脈動流に起因する曲管部の面内振動(連結送水管による励振メカニズムの考察)2006

    • 著者名/発表者名
      谷口章, 山下清隆, 水成徹次, 網代淳治, 吉沢正紹
    • 雑誌名

      日本機会学会関東支部第12期総会講演会講演論文集 No.060-1

      ページ: 459-459

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 弾性送水管の内部流に起因した横振動(管下端がばね支持されている場合の非線形安定性)2005

    • 著者名/発表者名
      網代惇治, 吉沢正紹, 山下清隆, 阿形淳
    • 雑誌名

      日本機械学会2005年度年次大会講演論文集 No.05-1

      ページ: 235-235

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] EXPERIMENS ON THE PLANAR LATERAL OF A VERTICAL FLUID-CONVEYING PIPE WITH AN END MASS

    • 著者名/発表者名
      JUNJI AJIRO
    • 雑誌名

      PROCEEDING OF ASME PVP CONFERENCE, VIBRATION ICPVT11-9290

      ページ: 3-3

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [図書] 機械力学2006

    • 著者名/発表者名
      吉沢正紹, 藪野浩司, 曄道佳明, 大石久己
    • 総ページ数
      144
    • 出版者
      株式会社 朝倉書店
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [図書] 機械工学テキストシリーズ1 機械力学2006

    • 著者名/発表者名
      吉沢正紹, 大石久己, 薮野浩司, 嘩道佳明
    • 総ページ数
      144
    • 出版者
      朝倉書店
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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