| 研究課題/領域番号 |
04452132
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| 研究機関 | 埼玉大学 |
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研究代表者 |
原田 正躬 埼玉大学, 工学部, 教授 (30008867)
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| 研究分担者 |
宮地 隆太郎 埼玉大学, 工学部, 助手 (00008872)
笹島 和幸 埼玉大学, 工学部, 助教授 (80170702)
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| キーワード | 乱流潤滑 / 乱流せん移 / 回転円板間の流れ / 回転円板間流れの不安定性 |
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| 研究概要 |
前年度に製作したスラストすべり軸受の油膜の観測を行う実験装置を改良し、すきまを0.1〜3.0mmの範囲で任意に選定できるようにした(前年度は、測定装置の不備および使用した微粒子の比重・大きさの選定の不適性、などによって隙間の設定が0.5〜3.0mmの範囲に止まった)。また、摩擦トルクの測定装置を改良し、測定結果の定量的検討が行えるようにした。これらの装置に、供試流体として、水または水とグリセリンの混合物を用い、流れに微粒子を添加して、まず、流線の観測を行った。次いで、摩擦トルクの測定を行い、摩擦トルクの変化から乱流にせん移する条件を求めた。この結果を、流れの観測結果と比較し、油膜の乱流せん移について、油膜局所の流れの安定性と軸受性能としての摩擦トルクの変化の両面から検討を加え、以下の結論を得ることができた。
(1)前年度の予備実験では予測されなかった非粘性型の不安定(TypeIの不安定と呼ばれる)による渦の領域が、すきまh=0.15〜1.7mm(1/E_K=ωh^2/ν=2.6〜46、E_K:エクマン数、ω:回転速度、ν:供試流体の動粘性係数)の範囲にもある。
(2)TypeIの不安定が発生する臨界局所レイノルズ数R_h(=ωrh/ν、r:半径位置)は、1/E_Kにのみ依存し、すきまの大きさ等には、関係しない。
(3)1/E_K〓6以下になると、臨界局所レイノルズ数は、一定値(R_h=1.2×10^3)になる。油膜の流れでは、1/E_K〓6以下である。したがって、油膜の乱流せん移は、R_h=1.2×10^3で生じるとしてよい。
(4)従来、静止流体中で回転する円板上の流れ、及び広いすきまの回転円板間の流れにおいて行われた不安定に関する計算結果は、本報の実験結果によく一致する。
(5)TypeIの不安定が回転円板最外周部に生じると摩擦トルクが変化する。即ち、軸受の最外周部の局所レイノルズ数R_hが1.2×10^3に達すると、油膜の流れが不安定(TypeI)になって渦が生じ、同時に、摩擦トルクが増加する。
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