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

2003 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
• Keywords: 流体関連振動 / 円柱 / 渦励振 / 流れ方向振動 / アスペクト比 / ボイド率 / 乱れ強さ / 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。本年度は、実際の温度計の形状である片持ち有限スパン長さ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、対称渦による第一励振域と交互渦による第二励振域の振動挙動及び応答特性に及ぼす一様流の流入状態、すなわち主流の乱れ強さや気泡のボイド率の影響を明らかにした。その結果、第一励振域の振動は、乱れ強さや気泡含有量にあまり影響しないが、第二励振域の振動は影響し、乱れ強さやボイド率が大きいほど振動が抑制されることを明らかにし、研究成果の一部を報告した(発表論文4,5,6)。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無限スパンの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や有限スパン柱状構造物のアスペクト比の影響などを3次元数値シミュレーションによって解き、一部その成果を国際学会などで報告した(発表論文1,2,3)。得られた詳細な流れ情報から柱状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] Akira Rokugou: "3-D Numerical Simulation of Flow Around a Rectangular Cylinder"Proc.of the 4th ASME-JSME Joint Fluids Eng.Conf.. FEDSM2003-45624(CD-ROM). 1-6 (2003)
• [Publications] Atsushi Enya: "Numerical Simulation of Flow-Induced Vibration of a Rectangular Cylinder"Proc.of the 4th ASME-JSME Joint Fluids Eng.Conf.. FEDSM2003-45623(CD-ROM). 1-6 (2003)
• [Publications] 上田 俊弘: "スパン方向に有限な長さの柱状物体まわりの流れの数値シミュレーション"第17回数値流体力学シンポジウム講演要旨集. 143-143 (2003)
• [Publications] 岡島 厚: "気泡流における円柱の流れ方向振動"日本機械学会2004年度年次大会講演論文集. No.03-1, Vol.II. 359-360 (2003)
• [Publications] 杉本 高志: "実構造物の振動特性と接近流の乱流効果を考慮した円柱インライン振動特性の研究"土木学会第58回年次学術講演会論文概要集. I-085(CD-ROM). 169-170 (2003)
• [Publications] Atsushi Okajima: "Flow-induced in-line oscillation of a circular cylinder"European Journal of Mechanics B/Fluids. 23. 115-125 (2004)