弾性多重円筒隔壁に発生する流力振動の解明と防振設計法の確立

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09450098
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 金子 成彦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (70143378)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 廣田 和生 三菱重工業株式会社, 高砂研究所, 研究員 ; 渡辺 辰郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (70011179) ; 毛利 泰裕 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (30010870)
• Keywords: 高速増殖炉 / スロッシング / 自励振動 / 流力弾性振動 / シェル振動 / 不安定性 / 連成問題 / 冷却系

Research Abstract

本研究では、わが国の次世代の原子炉の候補に挙がっている高速増殖炉(FBR)炉容器の3つの形式の炉壁保護系に関連した「流体と多重円筒隔壁との達成自励振動」の安定性解析について研究を行っている。
対象となる振動系は、上流タンク、多重弾性円筒隔壁、下流タンクから構成される。上流タンクに供給された液体は、円筒隔壁を越流して下流タンクへと流れ込む。その時に、越流特性、落下特性が複雑に絡んで下流タンクに自励的な液面揺動が発生する。
昨年度までの研究では、二重弾性円筒隔壁を対象として、特に、隔壁の頂上部を流体が越流する時の流量と越流高さとの非線形な関係、堰に沿って落下する流体の速度の流量依存性、上流側タンクと下流側タンクの間の液位差に基づく静水圧による堰板のたわみと液位差の非線形な関係を反映しつつ、実際のプラントのような多重円筒弾性堰構造をも意識して、実験装置を制作し、実験を行った。その結果、二重薄肉円筒堰の場合についても、内側の円筒と外側の円筒が逆位相に振動する特徴的なモードを持った自励振動が発生することが初めて実験的に確認された。
今年度は、昨年度に引き続き理論的研究を行った。円周方向定在波スロッシングが発生する場合について、二重薄肉円筒堰体系を対象に、上流側・下流側の液落差と供給流量をパラメータとして安定性解析を行い、安定限界線図を作成する作業を昨年度のものに比較して、より幅広いパラメータについて行った。さらに、実験結果と比較することで、理論の妥当性を確認した。また、研究の最終年度にあたるため、このような成果をまとめ、権威ある和文および英文雑誌に論文として投稿するとともに、研究成果報告書を作成した。

Research Products

• [Publications] 田中成彦,金子成彦,渡辺辰郎: "溢流によって発生する二重円筒弾性堰の自動振動"日本機械学会論文集C編. 65・634. 66-74 (1999)
• [Publications] Shigehiko Tanaka, Shigehiko Kaneko and Tatsuo Watanabe: "Self-excited Oscillations of Dual Cylindrical Flexible Weir Shells due to Overflow Liquid"Journal of Vibration and Control. (掲載予定).