プラント配管内用非振動型温度計の形状特定とその開発研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350091
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 岡島 厚 金沢大学, 工学部, 教授 (80013689)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木村 繁男 金沢大学, 工学部, 教授 (70272953) ; 溝田 武人 福岡工業大学, 工学部, 教授 (10038557) ; 岡野 行光 (株)原子力安全システム研究所, 技術システム研究所, 副所長(研究職) ; 中村 晶 (株)原子力安全システム研究所, 技術システム研究所, 研究員 ; 木綿 隆弘 金沢大学, 工学部, 助教授 (40225107)
• Keywords: 流体関連振動 / 円柱 / 渦励振 / 流れ方向振動 / 減衰質量比 / アスペクト比 / テーパ比 / 数値シミュレーション

Research Abstract

構造物の流れ方向の流力振動に関する水槽、風洞実験そして数値シミュレーションによって得られた一連の研究成果に基づいて、プラント配管内用の非振動型温度計の形状特定を行い、実際に使用可能な温度計の開発研究を行う。すなわち、種々な断面形状の構造物においてそのアスペクト比やテーパ比などの流力振動特性に及ぼす影響を明らかにして、流れ方向振動、直角方向の渦励振などの流力振動を回避可能な、いわゆる振動し難い夢の温度計形状を作製することを目的とする。一連の実験結果から無限スパン長さの2次元円柱の流れ方向振動は、対称渦を伴うmotion-induced vibrationと交互渦による渦励振の二つの励振機構によって生じることを報告した。本年度、実際の温度計の形状である片持ち有限スパン長さ円柱やテーパ付円柱等の構造物の振動応答特性に関して回流水槽を用いて円柱を両端そしてアスペクト比の異なる有限スパン長さ円柱を片端弾性支持させた場合の流れ方向振動実験を行い、両者の振動挙動及び応答特性の相違を明らかにした。2次元円柱の応答振幅は(共振流速)/2を境にして二つの励振域が存在するのに対し、片持ち有限スパン長さ円柱では一つの比較的広い流速範囲の励振域のみ生じ、その振幅の減衰率は2次元円柱の場合の第一励振域における値よりも小さく、構造物の励起現象は交互渦の形成、特にその渦強さと密接に関連していることを明らかにし、一部報告した(発表論文1,2)。その詳細な流れ励振機構については究明中である。さらに、円柱以外の断面形状を特定するために流線形状を含む種々な形状として角柱や矩形断面柱などを例にしてそれらの静特性及び振動特性を3次元数値シミュレーションによって解き、一部その成果を報告した(発表論文3,4,5,6)。得られた詳細な流れ情報から構造物の流れ方向振動、渦励振の発生メカニズムの解明を、現在行っている。

Research Products

• [Publications] Okajima, A.: "Flow-Induced In-Line Oscillation of a Circular Cylinder"Proc. of Conf. on Bluff Body Wakes and Voirtex-Induced Vibrations. 61-64 (2002)
• [Publications] Nakamura, A.: "Experiments on Flow-Induced In-Line Oscillation of Cantilevered Circular Cylinder"Proc. of the 5th JSME-KSME Fluids Eng. Conf.. 1663-1668 (2002)
• [Publications] 塩谷 篤: "矩形柱周りの流れの三次元数値シミュレーション"日本機械学会論文集. 68・670B. 1601-1607 (2002)
• [Publications] 塩谷 篤: "流力振動する角柱の三次元数値シミュレーション"日本機械学会論文集. 68・670B. 1608-1613 (2002)
• [Publications] 塩谷 篤: "矩形柱周りの流力特性に関する数値シミュレーション"第17回風工学シンポジウム論文集. 213-218 (2002)
• [Publications] Okajima, A.: "3-D Numerical Simulation of Flow-Induced Vibration of a Rectangular Cyclinder"Proc. of FEDSM'03 4th ASME-JSME Joint Fluids Eng. Conf.. (2003)