渦ー音響相互作用モデルに基づく熱交換器管群部の気柱共鳴騒音予測手法の開発と実用化

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23560270
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機械力学・制御
• 研究機関: 湘南工科大学
• 研究代表者: 西田 英一 湘南工科大学, 工学部, 教授 (70410032)
• 研究分担者: 濱川 洋充 大分大学, 教授 (30243893)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 共鳴 / 熱交換器 / 伝熱管群 / カルマン渦 / 渦ー音響相互作用 / 同期化 / 自励振動

研究概要

管群を内蔵する熱交換器において、管群部で生じる熱流体による渦（カルマン渦）がダクト室内の共鳴を誘起すると、大レベルの騒音が発生し、場合によっては運転継続が困難になることが知られている。この現象を設計段階で予測するための手法を開発した。
その概要であるが、現象を半実験的に表すモデルを考案し、それが有するパラメータを風洞実験により同定することで、共鳴の発生、発生時の最大音圧を予測するものである。汎用性のある共鳴予測手法として設計現場での使用が可能となると考える。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of Arrangement of Tube Banks on Acoustic Resonance (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiromitsu Hamakawa, Tatsuaki Nakamura, Kenta Asakura, Eiichi Nishida, Eru Kurihara
  • 雑誌名: Open Journal of Fluid Dynamics 巻: vol.2, No.4A ページ: 311-317
• [雑誌論文] 流れ中のフィン付き円柱から発生する渦放出音に及ぼす螺旋状側板の効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 濱川洋充,伊藤祐樹,加茂龍之介,西田英一,栗原央流
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集B編 巻: No.2013-JBR-0068 ページ: 10
• [学会発表] Study on Stability Ananysis Method of Acoustic Resonance in Heat Exchanger Tube Bundles 1st : Formulation of Resonanse Phenomena (2014)
  • 著者名/発表者名: E. Nishida, H. Hamakawa
  • 学会等名: Proceedings of the ASME 2014 Pressure Vessels & Piping Division Conference
  • 発表場所: (to be published)
  • 年月日: 20140720-24
• [学会発表] 気柱共鳴発生時の管群から放出される渦の同期化の評価指標に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 濱川洋充,西田英一,朝倉健太,松岡博紀,栗原央流
  • 発表場所: Dynamics & Design Conference, 2013
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] 管群気柱共鳴予測のための安定判別法の研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西田英一,濱川洋充
  • 発表場所: Dynamics&Design Conference 2013
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] ボイラにおける気柱共鳴現象の発生に及ぼす管群配列の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 濱川洋充、朝倉健太、中村達明、西田英一、栗原央流
  • 学会等名: 日本機械学会第90期流体工学部門講演会講演論文集
  • 年月日: 20121100
• [学会発表] 気柱共鳴現象による管群から放出される渦の同期化とそのモデリング (2012)
  • 著者名/発表者名: 濱川洋充、西田英一、中村達明、朝倉健太、栗原央流
  • 学会等名: 日本機械学会2012年
  • 発表場所: Dynamics & Design Conference 2012
  • 年月日: 20120900
• [学会発表] Study on MODELING METHOD OF VORTEX SHEDDING SYNCHRONIZATION IN HEAT EXCHANGER TUBE BUNDLESII:Experimental Verification (2011)
  • 著者名/発表者名: E. Nishida, H. Hamakawa
  • 学会等名: Proceedings of the ASME 2011 Pressure Vessels & Piping Division Conference
  • 年月日: 20110717-21
• [学会発表] 管群気柱共鳴における渦放出同期化現象のモデル化手法(第2報:実験による精度検証) (2011)
  • 著者名/発表者名: 西田英一、濱川洋充
  • 学会等名: 日本機械学会
  • 発表場所: Dynamics and Design Conference 2011
  • 年月日: 20110000
• [学会発表] 気柱共鳴現象による管群から放出される渦の同期化に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 濱川洋充、中村達明、内田圭亮、太田光勇、西田英一
  • 学会等名: 日本機械学会
  • 発表場所: Dynamics & Design Conference 2011
  • 年月日: 20110000