流れに誘起される振動

流れに誘起される振動が原因で、構造の固有振動数と流れの渦励振振動数の同期(ロックイン)現象が生じた場合、その構造に致命的な破壊が生じることがあります。致命的な破壊に至らないまでも、流れによる振動が原因で機器の性能が低下して、疲労による破壊に至る可能性があります。エンジニアは、関連する振幅や振動数とともに、このような振動の原因を把握して、振動に耐えられる設計を作成する必要があります。

ANSYSのマルチフィジックスソリューションは、パイプ内の直交流の小型センサーから大型タービン翼に至るまで、流れによる物体の振動のシミュレーションによってエンジニアを支援できます。ここで紹介する例では、流体力を受ける円錐形流量計の疲労解析を扱います。ANSYSのソリューションを使用して、渦励振とそれに対するコーン流量計の構造応答を考慮した、流体力学と構造力学の連成計算を実行します。統合型のマルチフィジックスワークフローによって、円錐形流量計に作用する非定常な力に加えて、結果として生じる流れ励起の振動数と振幅も計算できます。流れ励起に対する構造応答と、結果として生じる疲労の計算に基づいて、荷重周期を把握するとともに、さらに信頼性に優れた流量計を設計できるようになります。流れに誘起される振動の詳細と、ANSYSのマルチフィジックスソリューションを円錐形流量計の設計に適用する方法については、以下のビデオをご覧ください。