流体・構造体連成振動現象のフィードバック発現機構の解明とその制御

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650156
• Research Institution: Kitami Institute of Technology
• Principal Investigator: 坂本 弘志 北見工業大学, 工学部, 教授 (70003176)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高井 和紀 北見工業大学, 工学部, 教務職員 (50271755) ; 羽二生 博之 北見工業大学, 工学部, 教授 (70172955)
• Keywords: 流体・構造体連成振動 / 自由振動実験 / 強制振動実験 / フィードバック機構 / 渦励振現象 / 低速フラッタ現象 / 高速フラッタ現象 / ダンピング特性

Research Abstract

本研究は、「流体関連振動」の分野で重要な研究課題として位置づけられている、流体・構造体連成振動現象のフィードバック発現機構の解明を行い、あわせて構造体の振動を防止するための有効な制御手法の確立を図ろうとするものである。本年度は主に、風洞並びに水路によるモデル実験を遂行し、流体・構造体連成振動現象のフィードバック発現機構の解明に主眼をおいて研究を行った。その結果、以下に示す結論を得た。
(1) 自由振動装置に取付けた矩形柱は、低速フラッタ、渦励振および高速フラッタの三つの振動パターンを持って振動することがわかった。
(2) 低速フラッタおよび渦励振振動は、減衰性状を示すが、高速フラッタは発散性状を示すことがわかった。
(3) 自由振動実験で得られた、三つの振動性状パターンのダンピング特性は、強制振動実験によって得られた、流体が構造体になす仕事量を持って、容易に説明できることがわかった。
(4) 水路による流れの可視化実験から、矩形柱の振動性状の相違によって、前縁はく離渦、後縁二次渦、並びに後流渦の形成メカニズムは、かなり異なることがわかった。
(5) 渦励振振動現象の発生は、後流渦、低速および高速フラッタ振動現象は、前縁はく離渦が、それぞれ深く係わっていることがわかった。
(6) 構造体(矩形柱)が振動を開始すると、前縁はく離、並びに後流渦が強化され、その結果、フィードバック力が構造体に作用し、振動を強めることがわかった。
(7) 前縁はく離渦は、後縁渦の形成、並びに構造体に生ずる非定常流体力の発生に、極めて深く関連していることがわかり、流体・構造体連成振動現象の発現を抑制する手掛りを得ることができた。

Research Products

• [Publications] 高井和紀・坂本弘志: "振動する前縁はく離型角柱における渦形成メカニズムに関する研究" 日本機械学流体工学部門講演会論文集. No.98-15. 307-308 (1998)
• [Publications] 坂本弘志・高井和紀: "A Study on the Vortex Formation Mechanism of a Oscillating Rectangular Prism by Visualization Using Laser Sheet Imaging Method" Proceedings of 8th ISFV. Vol.1. 76-81 (1998)