高温・低温部の長さ比の異なる閉管内におけるタコ二ス振動中のエネルギー変換の数値計算

抄録

　管径に対して管長が十分に長い管の軸方向に温度勾配を与えると、管内流体が自励振動し、音波が発生する現象がある。この現象はタコ二ス振動と呼ばれている。本発表では、軸対称を仮定した閉円管内に生じるタコ二ス振動を数値計算し、解析した結果について報告する。
　本研究では、両端が閉じた円管(管長:L=0.28m、管の半径r₀=0.756mm)を計算対象とした。管内流体は、初期温度300Kの気体ヘリウムを仮定し、初期圧力を1.2×10⁵ Paとした。また、両端部が300K、中央部が20Kになるような温度分布を管壁に与えた。
　高温部と低温部の長さ比を変化させると、基本モード、衝撃波モード、2ndモードの3種類を観測できる。それぞれの振動モードにおける管内の圧力分布、温度分布、速度分布、渦度分布をもとに音響エネルギー流束と熱エネルギー流束について解析し、それらの間のエネルギー変換について議論を行う。