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フランスの高速増殖炉ス-パフェニックス1号炉で観察された溢流によって発生する堰の自励振動について研究を行なった。平成3年度は振動の発生機構の理論的解明を目的として、理論モデルの構築に重点を置いた研究を行なった。平成2年度の研究では、自由液面と堰を連続体として扱う一段階前のモデルとして、自由液面の振動を耐震設計で用いられるハウスナ-モデルで置き換え(すなわち、水槽の中心に筋が一つだけ現われる対称一次モ-ドを等価なバネ-マスモデルで置き換えて)、下流タンクに発生するスロッシングモ-ドの解析を行なったが、今年度の研究では、自由液面の運動と堰の変形を連続体として取り扱った理論を構築し解析を行なった。具体的には、タンク内部の液体の運動を記述するためにポテンシャル理論を適用し、溢流によって生じる流体力を運動量理論によって算出し、流量の連続の関係式と下流タンクのスロッシング運動方程式を連立させて、不安定振動の発生条件式を導くことに成功した。その結果、自励振動の発生動数は、下流タンクのスロッシングの1次固有振動数に等しいこと、ある範囲の落下高さの時に自励振動が発生すること、流量が多くなるほど自励振動が発生する落下高さの幅が狭くなることが明らかになった。理論の妥当性を検証するためアルミ製の薄肉平板堰で仕切られた矩形水槽を製作し、流量と落下高さをパラメ-タとして振動の発生条件を探るための実験を行なった。実験結果は計算結果とよく一致し、理論の妥当性が検証された。
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