| 研究課題/領域番号 |
21K03863
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 福井工業大学 |
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研究代表者 |
清水 大 福井工業大学, 工学部, 教授 (40448048)
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| 研究分担者 |
杉本 信正 大阪大学, 大学院工学研究科, 招へい教授 (20116049)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023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)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 熱音響自励振動 / 基本振動モード / 2次振動モード / 曲管 / 曲率半径 / 進行波 / 定在波成分 / 進行波成分 / オーバーシュート / 間欠振動 / 音響インピーダンス / 曲率 / 反射波 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
低温廃熱を有効活用する熱音響自励振動は，新奇な原動機や冷凍機，発電機への応用が期待されている．特に注目される“熱して冷やす”熱音響式冷凍機は，進行波型の熱音響自励振動を利用する．従って，冷凍機においても，スタックの改良や多段化により熱音響効果を増大させ，自励振動を大振幅化する研究が盛んに行われてきた．しかし，熱音響効果の増大は，有効に活用されない定在波成分の増大も引き起こす．本研究では，進行波型の熱音響自励振動において，管の曲率が自励振動に及ぼす影響を明らかにし，管の曲率とスタックの挿入位置を最適化することで，進行波成分が増大することを明らかにする．
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| 研究成果の概要 |
曲管の曲率半径がわずかに異なる３つのループ管において，スタックや熱交換器および，バッファ管を含むエンジン部の取り付け位置をそれぞれ変更し，熱音響自励振動を発生させる実験を行った．全長とエンジン部を共通とすることにより，管の曲率とスタック挿入位置が自励振動に及ぼす影響を明らかにした．曲率半径の大きい曲管を用いることにより，エンジン部取り付け位置への超過圧pp値の依存性が劇的に低下し，含まれる定在波成分の少ない，より進行波に近い自励振動が発生することが分かった．また，曲率半径が小さい場合は，エンジン部の取り付け位置によって，2次振動モードの自励振動が発生する場合があることが分かった．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来の研究では，入手の容易さから，管の径と比較して曲率半径が極めて小さい 90度エルボ管を用いた実験結果に基づいて議論が進められ，管の曲率が，自励振動に与える影響は議論されてこなかった．自励振動のpp値がスタックの挿入位置に依存することは知られていたが，管の曲率への依存性は注目されてこなかった．本研究により，発生する自励振動のpp値に加え，振動モードや含まれる定在波成分の割合も管の曲率に依存していることが明らかになった．進行波型の熱音響自励振動を応用した冷凍機や原動機では，進行波成分の増大や振動モードが出力の増大に直結することから，本研究成果は学術的意義に加え，社会的意義も非常に大きい．
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