2017 Fiscal Year Annual Research Report
熱流の不安定性により生じる熱音響現象とその非線形挙動の解明
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26289036
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
杉本 信正 関西大学, システム理工学部, 教授 (20116049)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 大 福井工業大学, 工学部, 准教授 (40448048)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 熱音響 / 不安定 / 熱流 / 非線形 / 熱流体力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで行ってきた熱音響現象の実験を継続し，直管(内径80 mm, 長さ3,600 mm）およびループ管路（内径80 mm, 全長13.4 m）を用いて，熱流が不安定化し振動が発生する立ち上がりの様子と時間が十分経過後の定常振動について，4種類のスタックに対して細孔の半径の影響について調べた．特にループ管路では，ループ全長を１波長とするモードの振動の他に，２波長モードの発生も確認した．１波長モードの自励振動では，圧力波のピーク間の大きさが大気圧の15%にも達する大きな振動を確認した．この波形の正圧側の峰は丸く，負圧側の谷は尖っており，波形には圧力の不連続を伴う，すなわち衝撃波が発生する．このように熱音響自励振動が発生する条件や発生する振動を定量的に把握することができた．
不安定が発生する条件は解析的にも導出できるので実験結果とも比較した．理論の結果は現在投稿中である．一方，実験の結果はデータ測定の不具合により早急に実験をやり直し，結果を投稿予定している．また，初期の不安定から定常振動への過渡的な現象のシミュレーションも進行中であり，こうした成果は平成３０年夏にアメリカが開催される非線形音響国際シンポジウムで発表が採択された．
一方，自励振動の発生は熱流から振動へのエネルギー変換の結果生じているが，振動は外部には全く仕事をしておらず，この変換を熱機関としてみれば振動はアイドリングの状態にある．そこで，振動から仕事を取り出す目的で，振動発電の可能性を調べた．直管の場合には管の端に，ループ管路の場合には枝管を介して外部振動系をとりつけリニア発電機（ボイス・コイル・モータ）を駆動し，電力を取り出す実験を行った．現在の時点では10V程度の電圧の発生を確認し学会発表した段階にあるが，外部振動系を適切に調整することにより今後より大きな電圧と出力の発生を目指す計画である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
実験計測に用いていたソフトにバグがあることが昨年１１月に見つかり，計測できていたと考えていたデータに問題があることや，なかには完全な形で保存されていないことが判明した．このため再度実験をし直さなければならない必要に迫られているため．
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| Strategy for Future Research Activity |
実験中に目視で確認していた結果には問題がないと思われるので，計測ソフトのデータ処理による問題があると思われるデータの実験をやり直し，早急に正しいデータをとり直す．
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| Causes of Carryover |
実験に使用していたソフトにバグが見つかり，再度実験の実施を余儀なくされたため．
次年度使用額の大部分は，実験装置を設置している学内施設を平成３０年度も使用するための実験室借用費（７０万２千円）に充当する．
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Research Products
(5 results)
