(57)【要約】【課題】抗力を増加させず、サイズを増加させることなく、渦励振を抑制することができる、円柱構造物を提供する。【解決手段】円柱構造物は、円柱形状を有し、流体中に配置される、円柱部と、前記円柱部の外周面に設けられた、複数のコブ部とを備える。前記複数のコブ部は、縦渦の発生を促進させるように、設けられている。【選択図】図２
2014125795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱形状を有し、流体中に配置される、円柱部と、
前記円柱部の外周面に設けられた、複数のコブ部と、
を具備し、
前記複数のコブ部は、縦渦の発生を促進させるように、設けられている
円柱構造物。
【請求項２】
請求項１に記載された円柱構造物であって、
前記複数のコブ部は、前記流体の流れに面する位置に、配置されている
円柱構造物。
【請求項３】
請求項２に記載された円柱構造物であって、
前記複数のコブ部は、前記円柱部の外周面の全体に設けられている
円柱構造物。
【請求項４】
請求項３に記載された円柱構造物であって、
前記複数のコブ部は、千鳥状に配置されている
円柱構造物。
【請求項５】
請求項３に記載された円柱構造物であって、
前記複数のコブ部の各々は、前記円柱部を周方向において取り囲むように、設けられている
円柱構造物。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかに記載された円柱構造物であって、
前記複数のコブ部の各々は、正面から見た場合に、円形形状を有している
円柱構造物。
【請求項７】
請求項１乃至３のいずれかに記載された円柱構造物であって、
前記複数のコブ部の各々は、正面から見た場合に、楕円形状を有している
円柱構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円柱構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
円柱構造物（本明細書では、円筒形状を有する構造物を含む）は、煙突、潜望鏡、及びライザー管など、様々な用途において使用されている。
【０００３】
円柱構造物は、流体の流れの中に配置される場合がある。図１は、円柱構造物１と流れとの関係の一例を示す図であり、円柱構造物１を上方（軸方向）から見たときの図である。図１に示される例では、円柱構造物１が延びる方向に対して、流れの方向が直交している。このような場合、円柱構造物１の下流側に、剥離渦２が発生する場合がある。剥離渦２は、流れが円柱構造物１から剥離することによって生じる。剥離渦２の軸は、円柱構造物１の軸に平行である。剥離渦２は、周期的に発生する。剥離渦２により、変動揚力３が円柱構造物１に加わる。変動揚力３は、変動空気力であり、流れ方向に対して垂直な方向に沿って作用する。
【０００４】
変動揚力３の周波数は、剥離渦２の発生周波数に概ね一致する。変動揚力３の周波数と円柱構造物１の固有振動数とが一致すると、共振により、円柱構造物１に渦励振が発生する。渦励振により、円柱構造物１の劣化が促進される。従って、渦励振による劣化の防止が、望まれている。
【０００５】
上記に関連して、非特許文献１及び非特許文献２には、ヘリカルフィンを用いる点が開示されている。
【０００６】
また、円柱構造物の下流側にフェアリングを設けることにより、剥離渦２が円柱構造物に作用することを防止することも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許公開（ＵＳ２００９／００７４５７８Ａ１）
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】ＷＯＯＴＴＯＮ，Ｌ．Ｒ．  Ｔｈｅ  ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｌａｒｇｅ  ｃｉｒｃｕｌａｒ  ｓｔａｃｋｓ  ｉｎ  ｗｉｎｄ．  Ｐｒｏｃ．Ｉｎｓｔｎ．Ｃｉｖ．Ｅｎｇｒｓ．  （Ａｕｇｕｓｔ  １９６９）４３，５７３−５９８
【非特許文献２】ＣＯＷＤＲＥＹ，  Ｃ．Ｆ．  ａｎｄ  Ｌａｗｅｓ，  Ｊ．Ａ．  Ｄｒａｇ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ  ａｔ  ｈｉｇｈ  Ｒｅｙｎｏｌｄｓ  ｎｕｍｂｅｒｓ  ｏｆ  ａ  ｃｉｒｃｕｌａｒ  ｃｙｌｉｎｄｅｒ  ｆｉｔｔｅｄ  ｗｉｔｈ  ｔｈｒｅｅ  ｈｅｌｉｃａｌ  ｓｔｒａｋｅｓ．  ＮＰＬ  Ａｅｒｏ  Ｒｅｐｏｒｔ  ３８４，  Ｊｕｌｙ  １９５９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ヘリカルフィンを用いた場合には、抗力（流れ方向の流体抵抗）が増加してしまう。また、フェアリングを用いる場合には、円柱構造物のサイズが大きくなってしまう。
【００１０】
従って、本発明の課題は、抗力を増加させず、サイズを増加させることなく、渦励振を抑制することができる、円柱構造物を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る円柱構造物は、円柱形状を有し、流体中に配置される、円柱部と、前記円柱部の外面に設けられた、複数のコブ部とを備える。前記複数のコブ部は、縦渦の発生を促進させるように、設けられている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、抗力を増加させず、サイズを増加させることなく、渦励振を抑制することができる、円柱構造物が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、円柱構造物と流れとの関係の一例を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る円柱構造物を示す断面図である。
【図３】図３は、上方から円柱構造物を見た場合の図である。
【図４】図４は、第２方向に沿う方向から円柱構造物を見た場合の図である。
【図５】図５は、流体の渦を示す概略図である。
【図６】図６は、各コブ部４の輪郭の一例を示す図である。
【図７】図７は、第２の実施形態に係る円柱構造物を示す図である。
【図８】図８は、第３の実施形態に係る円柱構造物を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図２は、本実施形態に係る円柱構造物１を示す断面図である。図２には、第１方向及び第２方向が定義されている。第１方向は、第２方向に対して垂直である。円柱構造物１は、第１方向に沿って延びている。円柱構造物１は、第２方向に沿って流れる流体中に配置されている。
【００１６】
図３は、上方から（第１方向に沿う方向から）円柱構造物１を見た場合の図である。図４は、第２方向に沿う方向から円柱構造物１を見た場合の図である。
【００１７】
図２乃至図４に示されるように、円柱構造物１は、円柱部５、及び複数のコブ部４を備えている。
【００１８】
円柱部５は、中実であってもよく、中空であってもよい。
【００１９】
複数のコブ部４は、円柱部５の外周面に設けられた突起である。複数のコブ部４は、第１方向に沿って並ぶように、設けられている。また、複数のコブ部４は、流れに面する位置に、設けられている。複数のコブ部４の各々は、正面から見た場合に、円状の輪郭を有している。
【００２０】
上述のように、複数のコブ部４が設けられていることにより、渦励振を抑制することができる。以下、この点について説明する。
【００２１】
図５は、流体の渦を示す概略図である。円柱構造物１が流れの中に配置されると、円柱構造物１の下流側には、剥離渦２及び縦渦６が発生する。既述のように、剥離渦２の軸Ｚ１は、円柱構造物１が延びる方向（第１方向）に沿っている。一方、縦渦６の軸Ｘ１は、流れ方向（第２方向に）に沿っている。
【００２２】
ここで、本願発明者の知見によれば、流れに面するように複数のコブ部４が設けられていることにより、縦渦６の発生が促進される。すなわち、複数のコブ部４が設けられていない場合と比較して、縦渦６が強められる。その結果、縦渦６によって剥離渦２が撹乱され、円柱構造物１に周期的な力が加わり難くなる。すなわち、渦励振を抑制することが可能になる。
【００２３】
また、本実施形態によれば、複数のコブ部４が円柱部５に付加されるだけであるので、円柱構造物１が巨大化しない。また、ヘリカルフィンを用いた場合とは異なり、流体抵抗も増加しない。
【００２４】
尚、本実施形態においては、図４に示したように、正面から見た場合に各コブ部４の輪郭が円状である場合について説明した。但し、各コブ部４の形状は、複数のコブ部４が存在しない場合と比較して縦渦６が強められるような形状であればよい。例えば、図６に示されるように、正面から見た場合に、各コブ部４の輪郭が楕円状であってもよい。
【００２５】
また、本実施形態は、流れの向きが一定である用途に好適に適用される。例えば、本実施形態は、乗り物に用いられる円柱構造物、及び、管内配管などに、好適に適用される。
【００２６】
（第２の実施形態）
続いて、第２の実施形態について説明する。図７は、本実施形態に係る円柱構造物１を示す図である。本実施形態では、第１の実施形態に対して、複数のコブ部４の配置が工夫されている。その他の点については、第１の実施形態と同様の構成を採用することができるので、詳細な説明は省略する。
【００２７】
図７に示されるように、複数のコブ部４は、円柱部５の外周面の全体に設けられている。具体的には、複数のコブ部４は、千鳥状になるように配置されている。
【００２８】
本実施形態では、複数のコブ部４が円柱部５の外周面の全体に設けられているため、流れの向きが変動した場合であっても、縦渦６を強めることができ、渦励振を抑制することができる。
【００２９】
尚、本実施形態は、流れの向きが変動する用途の好適に適用でき、例えば、煙突及びライザー管などに好適に適用できる。
【００３０】
（第３の実施形態）
続いて、第３の実施形態について説明する。図８は、本実施形態に係る円柱構造物１を示す図である。本実施形態では、第２の実施形態に対して、複数のコブ部４の配置が工夫されている。その他の点については、第２の実施形態と同様の構成を採用することができるため、詳細な説明は省略する。
【００３１】
図８に示されるように、複数のコブ部４の各々は、周方向において円柱部５を取り囲むように、設けられている。このような構成を採用した場合であっても、第２の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、流れの向きが変動した場合であっても、縦渦６を強めることができ、渦励振を抑制することができる。
【００３２】
以上、本発明について、第１乃至第３の実施形態を用いて説明した。尚、これらの実施形態は独立するものではなく、矛盾のない範囲内で組み合わせて用いることも可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１  円柱構造部
２  剥離渦
３  変動揚力
４  コブ部
５  円柱部
６  縦渦
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2014125795.tif 000007
【図６】
2014125795.tif 000008
【図７】
2014125795.tif 000009
【図８】
2014125795.tif 000010