Research Abstract |
圧力波が管内を伝播するとき,圧力振幅が大きくなると,流体の非線形性により衝撃波が発生することが知られている.このような非線形圧力波の問題に対して,流体基礎式を差分法を用いて計算する試みがなされてきたが,計算時間がかかる問題がある.研究者らが開発した集中系モデルを用いると,取扱いの容易さ,計算時間,計算精度の点で優れた解析が可能となる.本年度は以下の項目について実施した. 1.音響管の実験装置を作成し,音響管内に衝撃波を発生させて実験結果と集中形モデルによる解析結果を比較した.その結果,実験結果と解析結果が非常に良く一致し,非線形圧力波の問題に対してモデルの妥当性を確認した. 2.境界条件や振幅の違いによる衝撃波の発生メカニズム,特性について明らかにした. 3.非線形圧力波に対するサイドブランチ型消音器の圧力振幅低減効果について考察するために,集中系モデルにおける分岐部の取扱いを提案した.分岐管を設置した音響管の実験を行い,実験結果と数値計算結果を比較することにより,分岐部取扱いの妥当性を確認した.さらに,分岐管を含めた部分経路の固有振動数と分岐管を取り付けたときの共振振動数との間の関係について考察し,サイドブランチ型消音器の設計指針を提案した. 4.膨張型消音器を設置した配管系における非線形圧力波の特性について考察するために,集中系モデルにおける急拡大部,急縮小部の取扱いを提案した.膨張型消音器を設置した音響管の実験を行い,実験結果と数値計算結果を比較することにより,急拡大,急縮小モデルの妥当性を確認した.さらに,配管系を消音器の領域とそれ以外の領域に分割したときの各領域の固有振動数と消音器を設置した場合の共振振動数との間の関係について考察し,膨張型消音器の設計指針を提案した. 以上の成果により,非線形圧力波に対する実用的な解析手法と消音器の設計指針を提案することができた.
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