報告書番号

U00056

タイトル（和文）

直交流中の十字管群の振動特性 --高レイノルズ数域における乱流励振力特性の測定--

タイトル（英文）

Characteristics of flow-induced vibration of cross-shaped tube bundle in a cross-flow-Measurement of turbulence-induced fluid dynamic forces in high Reynolds condition-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

想定される実機の約1/2スケールの十字管群模型を用いて，高レイノルズ数条件下の乱流励振力の測定を行うとともに，空中と水中の固有振動数比を用いて，付加質量・付加慣性モーメント係数を算定した。この結果，以下の成果を得た。①密に配置された十字管群に作用する変動流体力は，円柱や円管群に作用するそれと異なり，渦励振を引き起こす卓越周波数成分を持たない。②乱流励振力は，抗力，揚力，ねじれ方向ともに同様の特性を有し，抗力方向と揚力方向の乱流励振力のパワースペクトル密度はほぼ一致する。③レイノルズ数が少なくとも10の６乗以下の場合，無次元化された乱流励振力のパワースペクトル密度は顕著なレイノルズ数は無い。また，測定されたねじれ方向の乱流励振力を用いて，十字管ねじれ方向の乱流励振力の相関式を提案した。なお，提案する相関式を用いた応答振幅予測値は，既往の自由振動実験結果と良く一致した。

概要 （英文）

Turbulence-induced fluid dynamic forces acting on a cross-shaped tube bundle in a cross-flow were measured in high Reynolds condition with 1/2 scale model of practical plant. Added mass coefficients are estimated by the ratio of the natural frequency in the air to that in the water. The following results were obtained. ①Vortex-induced vibration may not occur in case of cross-shaped tube bundle in dense arrangement. ②Power spectral density of fluid dynamic forces in drag, lift and torsion direction has similar characteristics. PSD of fluid dynamic force in drag and that in lift direction coincide with each other. ③Nondimensional PSDs of fluid dynamic forces are hardly dependent on Reynolds number in case that Re is less than one million. The correlation equation of turbulence-induced fluid dynamic force in torsion direction is proposed. The estimated amplitudes of turbulence-induced vibration in torsion direction by the correlation equation coincide with those of the experimental results obtained by free-oscillation tests.

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