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ボイラ・熱交換器で発生する大音響騒音の発生メカニズムとその対策法に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 19560233
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
研究機関徳島大学

研究代表者

石原 国彦  徳島大学, 大学院・ソシオテクノサイエンス研究部, 教授 (30380108)

研究期間 (年度) 2007 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2008年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2007年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードボイラ / 熱交換器 / 気柱共鳴 / 空力自励音 / ストロハル数 / 音響減衰 / カルマン渦 / ダクト音場 / Sound and Acoustics / Noise Control / Sound Field Control / Absorbing Material / Acoustic Resonance / Self-Sustained Tone / Boiler / Heat Exchanger
研究概要

ボイラ・熱交換器ではダクト内に管群が設置された構造のため、排ガスなどの流れを受けると管群背後に流速に比例した周波数を持つカルマン渦が発生し、ダクトの気柱共鳴周波数に一致すると共鳴現象や空力自励音が発生し、大音響の騒音となる。これが発生すると工場停止に至り大損害を被るのみならず社会的な信用までも失墜する。したがって設計段階でこのような事故を防ぐことが必要となる。そこで本研究ではこの大音響が発生するメカニズムを明らかにし、有効な対策を提案することを目的とした。そのためダクト音場を励起させる渦の強度に関係する管本数とダクト音場の音響減衰に関係する吸音材貼付量をパラメータとした実験を行い、これらと大音響騒音の発生の有無との関連性を論じた。その結果、(1)管群列数が多いとき(3 列以上)には1 次モード、少ないとき(2 列以下)には2 次モードの共鳴音が発生することから、渦による励振力が流速と管群列数に強く依存している、(2)共鳴周波数により求めたストロハル数は、管群数が増加するにつれて上昇するのでT/d0とL/d0の組合せでストロハル数を求めるFitzhugh の図を用いる際には注意が必要である、(3)自励音発生メカニズムが渦による励振力とダクトが有する音響減衰力の大小関係で発生の有無が決まることを考える上で、励振力が管群の本数と自励音発生流速の2乗に比例すると考えることができる、(4)管群列数Nと音響減衰〓で自励音発生限界を表わせば〓<0.0023Nとなる、などが明らかになった。

報告書

(3件)
  • 2008 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] ボイラ・熱交換器で発生する空力自励音の発生メカニズムについて(管群本数と音響減衰との関係).2008

    • 著者名/発表者名
      石原 国彦
    • 雑誌名

      日本機械学会中国四国支部第46期総会講演会講演論文集 NO.085-1

      ページ: 285-286

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 空力自励音の発生メカニズムの解明と対策法、-ダクト内管群数と音響減衰の共鳴に及ぼす影響-2009

    • 著者名/発表者名
      宮本高徳、石原国彦
    • 学会等名
      日本機械学会中国四国支部第47 期総会講演会論文集
    • 発表場所
      宇部(山口大学)
    • 年月日
      2009-03-07
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] 空力自励音の発生メカニズムの解明と対策法, ---ダクト内管群数と音響減衰の共鳴に及ぼす影響---2009

    • 著者名/発表者名
      宮本高徳, 他
    • 学会等名
      日本機械学会中国四国支部第47期総会講演会論文集
    • 発表場所
      宇部 (山口大学)
    • 年月日
      2009-03-07
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Study on Generation Mechanism of High Level Sound Generated in Boiler and Heat Exchanger2008

    • 著者名/発表者名
      Kunihiko Ishihara
    • 学会等名
      proceedings of Internoise2008
    • 発表場所
      上海
    • 年月日
      2008-10-29
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] Study on Generation Mechanism of High Level Sound Generated in Boiler and Heat Exchanger2008

    • 著者名/発表者名
      Kunihiko Ishihara
    • 学会等名
      proceedings of Internoise2008 Conference
    • 発表場所
      上海
    • 年月日
      2008-10-29
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] ボイラ排ガスダクトで発生した異音2008

    • 著者名/発表者名
      石原 国彦
    • 学会等名
      日本機械学会D&D2008V一Base講演論文集
    • 発表場所
      日吉(慶応義塾大学)
    • 年月日
      2008-09-03
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] ボイラ・熱交換器で発生する大音響騒音の発生メカニズムとその対策法に関する研究、-管群本数と音響減衰の音圧レベルへの影響-2008

    • 著者名/発表者名
      石原国彦、小西宏延
    • 学会等名
      日本機械学会第18回環境工学総合シンポジウム
    • 発表場所
      東京(産総研)
    • 年月日
      2008-07-11
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] ボイラ・熱交換器で発生する大音響騒音の発生メカニズムとその対策法に関する研究, ---管群本数と音響減衰の音圧レベルへの影響---2008

    • 著者名/発表者名
      石原 国彦, 他
    • 学会等名
      日本機械学会第18回環境工学総合シンポジウム
    • 発表場所
      東京(産総研)
    • 年月日
      2008-07-11
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] ボイラ排ガスダクトで発生した異音2008

    • 著者名/発表者名
      石原国彦
    • 学会等名
      日本機械学会D&D2008v-Base講演論文集
    • 発表場所
      日吉(慶応義塾大学)
    • 年月日
      2008-03-07
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] ボイラ・熱交換器で発生する空力自励音の発生メカニズムについて(管群本数と音響減衰との関係)2008

    • 著者名/発表者名
      石原国彦、小西宏延、宮本高徳
    • 学会等名
      中国四国支部第46 期総会・講演会講演論文集
    • 発表場所
      東広島(近畿大学)
    • 年月日
      2008-03-07
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2016-04-21  

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