Numerical analysis of thermoacoustic spontaneous oscillations in a 2D rectangular and an axisymmetric closed tube

二次元矩形閉管及び軸対称閉管内における熱音響自励振動の数値解析

石垣 将宏 ; 白井 宏一郎*; 安達 静子*; 石井 克哉*

Ishigaki, Masahiro; Shirai, Koichiro*; Adachi, Shizuko*; Ishii, Katsuya*

本研究では、熱音響現象の基礎的なダイナミクスを理解するため、熱音響自励振動(Taconis振動)の安定性について数値シミュレーションを用いて解析を行った。対象とする系は、両端を閉じた2次元矩形管及び円管とした。両端の管壁を高温、中央部分の管壁を低温になるような温度分布を与えた。その結果、2次元矩形管内のTaconis振動では、管内の温度境界層が薄い場合にヒステリシス現象が観測された。一方、温度境界層が厚い場合にはヒステリシス現象は観測されなかった。また軸対称円管においては、高温部と低温部の長さの比を0.3としたとき、基本モードと同様に2次モード及び不連続を伴う音響波が観測された。基本モードの定在波が発生する臨界温度比はRottによる理論解析と一致した。これらの解析から、これまで明らかになっていなかった、Taconis振動の種々の振動モードに対する安定性を明らかにすることができた。

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