| 研究課題/領域番号 |
62460106
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| 研究種目 |
一般研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
機械力学・制御工学
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
葉山 眞治 東京大学, 工学部, 教授 (00010687)
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| 研究分担者 |
渡辺 辰郎 東京大学, 工学部, 助手 (70011179)
毛利 泰裕 東京大学, 工学部, 助手 (30010870)
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| 研究期間 (年度) |
1987 – 1989
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| キーワード | 管内圧力脈動 / 配管振動 / 流体起振力 / 連成振動 / 共振応答 / 伝達行列 / 不安定 |
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| 研究概要 |
各種機器の配管系は一般に減衰力の非常に小さい振動系を構成することが多く、機器の安全上からその防振対策はきわめて重要な問題である。配管振動の起振力としては、従来、風や地震など管外から加わるものが主として取扱われ、それによる配管振動の応答が研究されている。しかし、実際には管内流体振動に起因するものがはるかに多いにもかかわらず、管内流体振動による配管系の振動応答に関する研究は極めて少ない。本研究は管内流体振動による配管振動の励振機構を解明して、配管振動応答計算法を確立しようとするものである。
管内流体振動による起振力は主として管路の曲が部に作用するので、本研究では先ず曲り管の面内振動を伝達行列を用いて解析するプログラムを開発した。ここで流速変動と圧力変動の項を零と置くと、これは定常流れによる配管系の安定性を調べる式となるので、その固有値を求めて安定性の解析を行った。その結果、曲り管では比較的低い流速で生じることが分かった。次に、圧力と流速の変動成分を与えて、曲り管に作用する流体起振力を求め、管の曲り部に強制力として加え、配管振動の応答を計算した。管壁に作用する流体力は圧力によるものと運動量変化(遠心力作用)によるものから成り、前者は圧力脈動と同じ振動数であるが後者は2倍の振動数成分も持っている。従って、管路の固有振動数が圧力振動の振動数に一致するとき、およびその半分のとき共振が生じることが明らかとなった。また、管軸方向の圧力損失が管の軸方向振動を引起こすことが分かった。
一方、円弧状、S字状および立体配管系の管路を用いて実験した結果と比較したところ、両者は極めて良く対応しており、本計算法の妥当性が確認された。なお、本研究成果は本年秋の日本機械学会全国大会で発表する予定である。
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