| 研究課題/領域番号 |
20K14974
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分24020:船舶海洋工学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所 |
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研究代表者 |
藤原 智 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (70511591)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | パイプライン / 渦励振 / free span VIV / 水槽実験 / 流体力計測 / ストレーキ / ディンプル / 3Dプリンター / VIV / フローライン / フリースパン / 流体力 / 洗堀 / 海洋開発 / 洗掘 / Free Span |
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| 研究開始時の研究の概要 |
海底に敷設されたパイプライン等は、一般的に海底面に置かれるため、Free Spanと呼ばれる接地位置の間に浮いた状態の部分が発生する。ここに海底を流れる不規則な潮流が当たることで渦剥離に起因する振動が発生し、パイプラインの疲労や接地点での摩擦による損傷を招くが、接地しているため、ライザーシステムに適用される付加物を取り付ける形式の渦励振対策は利用できない。
そこで本研究ではこれまで渦励振対策がなされていなかった管を対象として、管外側表面の樹脂素材または金属素材に流れ中で発生する抗力および揚力をを低減させる表面パターンを施し、流れ中の流力弾性振動を低減させる方法を水槽実験を用いて評価する。
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| 研究成果の概要 |
パイプライン向けの制振機構として、複数の表面パターンを提案するとともに、3Dプリンターを用いて縮尺模型を製作し、加振および非加振時の流体力計測を行った。その結果、①加振時に底面付近では管との隙間が狭くなると揚力成分の減衰係数が増加する、②パイプライン敷設時にフィンが損傷しない程度の高さや形状であっても、どの加振振幅においても減衰係数が正となるVIVが発生しないストレーキ表面パターンは実現可能、③ディンプル加工によって振動するパイプラインの抗力係数を減らすことは出来るが、振動抑制の効果は期待できない、などのことが判った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で提案する表面パターンを施したパイプラインは、接地位置の間に浮いた状態の部分に海底近傍を流れる不規則な潮流が当たることで渦剥離に起因する振動が発生しないため、繰り返し振動することによる疲労が発生せず、運用年数の向上と交換頻度の減少が期待できる。
また、加振円柱のwall effectを実験的に評価したことと平滑円柱以外の表面パターンの加振流体力計測を行ったことは、類似研究を進めるうえで貴重な計測データとなる。
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