報告書番号

U97045

タイトル（和文）

オア・ゾンマフェルト方程式による噴流励起スロッシング現象の理論的研究

タイトル（英文）

THEORETICAL STUDY ON JET-INDUCED SLOSHING USING ORR-SOMMERFELD EQUATIONS

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

本報告書では，自由液面を有する定常噴流流れによる自励スロッシング現象の発生機構を理論的なモデルにより解明した。対象は自由液面を有する■形容器内の鉛直噴流流れで，噴流自体の流れの不安定性をＯｒｒ－Ｓｏｍｍｅｒｆｅｌｄ方程式の固有値により計算した。自励スロッシング現象の発生は，噴流の蛇行とスロッシングの共振条件及び噴流の蛇行と噴流入口変位の逆位相条件によりモデル化した。平行噴流と非平行噴流に対して，本理論モデルを適用し，不安定範囲と噴流の変形を数値的に解析したところ，特に非平行噴流の結果は既往の実験とほぼ一致しており，この理論モデルの妥当性を確認した。本研究により，自励スロッシング現象の原因の一つは噴流自体の流れの不安定性であることを明らかにした。

概要 （英文）

THIS REPORT DESCRIBES FREE-SURFACE SLOSHING INDUCED BY A STEADY VERTICAL JET FLOW IN A VESSEL. A MATHEMATICAL MODELOF FREE-SURFACE SLOSHING WAS DEVELOPED USING EIGENVALUES OF THE ORR-SOMMERFELD EQUATION TO CALCULATE JET DEFLECTION, AS WELL AS THE PHASE RELATIONSHIP BETWEEN JET DISPLACEMENT AT AN INLET AND JET DEFLECTION. NUMERICAL RESULTS WERE OBTAINED FOR BOTH PARALLEL AND SLIGHTLY NON-PARALLELJETS. BOTH JET FLOWS SHOW SATISFACTORY AGREEMENT WITH EXPERIMENTAL RESULTS IN TERMS OF INSTABILITY CONDITIONS AND JET DEFLECTION. THE MECHANISM OF SELF-EXCITED SLOSHING CAN BE SUMMARIZED AS FOLLOWS: (1)JET STIMULATED BY DISTURBANCE AT SAME FREQUENCY AS FREE-SURFACE SLOSHING (2)DISTURBANCE OR JET DEFLECTION GROWS WITH INHERENT INSTABILITY OF JET. (3)JETDEFLECTION MOVING TO LEFT AND RIGHT ACCELERATES SLOSHING MOTION (4)SPECIFIC JET DEFLECTION MODES GROW SELECTIVELY AND SYNCHRONOUS SLOSHING MOTION GIVES POSITIVE FEEDBACK (DISTURBANCE) TO JET DISPLACEMENT AT INLET. (5)STEPS (1) TO (4) REPEATED UNTIL DUMPING LOSS THE PRESENT STUDY SHOWS THAT THE INHERENT INSTABILITY OF THE FREE JET ITSELF IS A PRIMARY CAUSE OF SELF-INDUCED SLOSHING.

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