研究課題
発電所の大容量ボイラや排熱回収用ボイラなどの熱交換器では，試運転時に気柱共鳴現象が発生し，振動と騒音が問題になることがある．本年度は，これまでの結果を踏まえ，ボイラの相似模型実験装置を使用して，管群配列に対する共鳴評価指数を明らかにした．さらに，本装置と管群を内臓した音響試験装置を用いて，管群配列と管間流速を様々に変化させて共鳴発生特性と音響減衰量を測定し，これらの結果から気柱共鳴現象の発生予測について検討した．また，気柱共鳴現象の新しい抑止技術についても検討を行った．主な研究の成果は以下のとおりである．1. 管群配列と流速を変化させて気柱共鳴現象と渦放出との関係を実験的に調査するとともに共鳴評価指数を導出した．共鳴評価指数は共鳴モードと管群配列によって変化することがわかった．高次モードの共鳴現象の方が，ギャップ流速が大きく励起力も大きいため，さらに渦放出周波数が高いため，共鳴評価指数が大きくなる．また，管群配列が変化すると，共鳴発生流速および共鳴モードが変化し，さらに管群内での音速も変化するため，共鳴評価指数が変化する．2. 管群の配列および多孔板の孔径と孔配列を変化させて吸音率の測定を行ったところ，管群が密な場合には広い周波数帯域で，多孔板では特定の周波数で吸音効果があることがわかった．これらの周波数帯や吸音率などの特性は管群の配列や多孔板の形状と流れの条件によって変化した．なお，管群配列の粗い場合には吸音効果は見られなかった．3. 単独円柱から発生する空力音に及ぼすフィン形状の影響を実験的に調査した．ツイストセレイティッドフィンの場合にはフィンピッチ比が密なほど音圧レベルが低下するが，ソリッドフィンの場合には密な場合ほど音圧レベルが増加した．フラットセレイティッドフィンについても比較を行った．フィン形状によって気柱共鳴現象の励起エネルギーが変化することがわかった．
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