並列タイトル等キノウセイ リュウタイ オ モチイタ エキタイ スロッシング ヨクセイ ノ タメ ノ キソ ケンキュウ
Kinōsei ryūtai o mochiita ekitai surosshingu yokusei no tame no kiso kenkyū
Control of liquid sloshing in a container by functional fluids
一般注記type:text
容器内に部分的に満たされた流体が自由表面を持つ時，容器が振動すると中の流体が共振する現象が，スロッシングである。地震発生時の石油タンク，航行中のLNGタンカー等において，スロッシングによる事故が発生している。特に容器が軸対称形である場合のスロッシングでは，自由表面が容器中心軸回りを回転するスワーリングを伴う。飛行中の液体燃料ロケットや人工衛星の燃料タンク等においてスワーリングが発生すると，重心が変化し軌道が狂う．このように，スロッシング及びスワーリングは工学的に大きな問題となっているが，効果的な対策は少ない。そこで，容器を回転させる事によってスロッシングやスワーリングがどのような影響を受けるかを調べる事にし，実験装置の製作を行った。液体自由表面の挙動を直接計測することが難しいので，容器内側面に圧力センサーを２個設置し，圧力変動を計測した。自由表面挙動と壁面での圧力変動は同期することは，確認済みである。まず，容器を回転させずにスワーリングの挙動を調べた。２個の圧力センサーは，容器中心軸に対して90度の角度を設けて設置している。２個のセンサー出力から，自由表面の波頭の動きを計測することが可能となった。その結果，波頭の回転速度は今まで一定であるように取り扱われていたが，波頭の１回転中，回転速度の周期的な増減が生じている事が新たにわかった。液深の増加に伴い，波頭の回転速度の変動量は大きくなった。回転速度の最大値および最小値をとる波頭の位置はほぼ一定で，液深の影響はあまりないことも明らかとなった。波頭の回転速度変動の理由はまだ未解明であるので，今後さらなる検討を行う予定である。液体の粘性の影響も考えられるので，グリセリン水溶液を用いて液体粘度を変化させて実験を遂行することも考えている。
The free surface fluctuation of liquid in a laterally oscillating cylindrical container was investigated. The time dependent fluid dynamic pressure was measured instead of the free surface fluctuation. Two pressure sensors including the radio signal processing system were embedded in the inner wall of the cylindrical container. The rotational velocity of the crest was calculated. It is not constant but varies along the circumferential direction. The change of the rotational velocity of the crest becomes larger with the water depth. The mechanism has not been clarified in this study.
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