- 発表日 2025/09/24
- 日本機械学会 第38回計算力学講演会
- DOIコード 10.1299/jsmecmd.2025.38.OS15-13
滑り軸受の軸振動に対するOpenFOAMとCalculiXを用いた流体構造連成解析手法の構築
エンジンやターボ機械など様々な高速回転機器に使用される滑り軸受では，流体力によりオイルホワール等の自励振動が発生し，機器の性能低下や破損などに繋がるケースがある．このような振動問題の発生メカニズムを解明するため，RD (Rotor Dynamics) やCFD (Computational Fluid Dynamics) ソルバーを用いた評価手法が研究されてきた．RDは設定が容易であり計算が短時間で終了することから，多くの設計現場で使用されているが，流体の流路形状や流速，圧力などの空間的な分布を詳細に考慮することが困難である．そのため，流体の三次元的な状態を表現することができるCFDが着目されている．特に，流体解析と構造解析を組み合わせたFSI (Fluid Structure Interaction) 解析は，より実現象に近い振動状態の再現が可能であり，流体力に起因する軸振動現象の分析に用いられている．しかし，回転体である滑り軸受を対象としたFSI解析では，回転に伴い要素が大きく変形するため，数値的な振動や発散が生じて解析が不安定になりやすい．また，非常に薄いクリアランスに複数層の要素が必要となり，解析モデルが大規模となる．更に，高速な動きを表現するためにはタイムステップを小さく設定する必要があり，計算時間が長くなる．本研究では，滑り軸受の流体力に起因する軸振動問題を対象とし，これらの解析課題を軽減させたOSS (Open Source Software) によるFSI解析手法を構築した．また，軸振動が発生した際の流体の挙動を可視化し，流体が軸振動に与える影響を分析した．
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