流体騒音により誘起される管の振動に関する研究

摘要

石油化学プラントなどでは，配管が高周波数で振動し疲労破壊に至ることがある．この原因として，流体による音響エネルギーが配管と管内流体を共振させる「音響励起振動（AIV）」と配管内の超音速流れによる「流体励起振動（FIV）」が指摘されている．このようなプラントでは，石油精製の際に大量の炭化水素ガスが発生しており，このガスを燃焼処理する過程において，騒音が発生し配管を振動させている．しかしながら，AIV およびFIVがどのような現象なのか未確明な部分が多く，低騒音弁の採用や配管肉厚の増加などの対策が適切ではない可能性がある．したがって，これらの効率的な対策をとるためには，その現象や破壊メカニズムを明らかにする必要がある．本研究では実際には同時に起きているであろうAIVおよびFIVを分離し，AIVにのみ着目し研究を行った．さらに，その破壊メカニズムや配管と管内流体の共振現象を明らかにするために，プラントの母管に見立てた円管内に音波を放出させ，特定の周波数において振動が大きくなることを実験的に示す．